Mezclas y separaciones de materiales. Orientaciones docentes

Propuesta centrada en la exploración, observación y registro para aproximarse a los cambios que ocurren al poner en interacción diferentes materiales.

Creado: 10 octubre, 2023 | Actualizado: 17 de octubre, 2023

Esta propuesta didáctica presenta un posible acercamiento a las interacciones que ocurren en los materiales cuando se mezclan entre sí. El recorrido que aquí proponemos centra la mirada en la observación, descripción y el análisis sistemático por parte de las y los estudiantes, sobre lo que puede suceder al mezclar diferentes materiales. En este caso, elegimos partir de la exploración con mezclas de diferentes materiales sólidos entre sí, para progresar en la elaboración de descripciones cada vez más completas sobre los fenómenos implicados en siguientes exploraciones con mezclas de materiales líquidos con sólidos y de materiales líquidos entre sí.

El objetivo central del estudio de estas interacciones es que las chicas y los chicos de tercer año reconozcan que ,en algunos casos, es posible identificar a simple vista los materiales que componen una mezcla, pero en otros no. Se propone también la reflexión sobre los modos de separar las mezclas - filtración, decantación, tamización, con pinzas, entre otros, reconociendo que en algunos casos los componentes de la mezcla se pueden separar fácilmente y en otros no. 

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 llevar a cabo las exploraciones.

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.

Es posible acceder al material para estudiantes con las actividades propuestas en “Mezclas y separaciones de materiales”.

Orientaciones didácticas para la implementación de las actividades

ACTIVIDAD 1 

UN PROBLEMA CON MEZCLAS

Esta primera actividad tiene como finalidad plantear algunos interrogantes que otorguen  sentido a las exploraciones que siguen a continuación. A partir de una situación de la vida cotidiana las chicas y los chicos tienen que pensar cómo harían para separar los botones del delantal de la arena donde cayeron o mostacillas de una pulsera de la arena. Algunas intervenciones para guiar esta instancia podrían ser del estilo: ¿Qué cosas de las que hay en las casas podrían usar? ¿Usarían lo mismo en los dos casos? 

La maestra o el maestro podría llevar algunos objetos como cucharas, tenedores, coladores, etc. para este momento. Disponer de las mezclas concretas, podría promover una mayor participación. Podrían ser las del ejemplo que planteamos u otras que presenten características similares: materiales sólidos de tamaños muy diferentes (arena, cantos rodados, trocitos de corchos, arandelas de plástico o metal, etc.). 

Es probable que para el caso de los botones y la arena, las chicas y los chicos digan que los separarían con la mano. Para enriquecer este intercambio podrían preguntar si conocen una forma más rápida para recuperar los botones. Y por otro lado, si con la mezcla de la arena con las mostacillas utilizarían el mismo procedimiento. Finalmente, ¿si se hubieran mezclado otros materiales, como arena y sal, harían lo mismo? 

Por último, y con el mismo sentido de dejar formuladas preguntas a las que podrán dar respuesta en la siguiente clase, por medio de la exploración con materiales concretos, podrían plantear: ¿Siempre que se mezclan dos materiales sólidos, se pueden ver por separado? ¿Por qué sí/no? ¿Siempre que se mezclan dos materiales sólidos se pueden volver a separar? ¿Por qué sí/no? ¿Cómo podemos averiguarlo?

ACTIVIDAD 2 

PREPARACIÓN Y SEPARACIÓN DE MEZCLAS CON MATERIALES SÓLIDOS

En un primer momento la maestra o el maestro presentará los materiales que van a utilizar y anticipará que cada grupo va a preparar mezclas diferentes con esos materiales. En este momento, es importante que organicen las tareas en cada uno de los grupos (quién va a escribir las etiquetas con los nombres de los materiales o directamente en los recipientes si es que usan marcador indeleble, quién va a agregar cada material sólido, quién va a revolver, etc). También es una buena oportunidad para mencionar que van a aprender algunos procedimientos y actitudes propias del trabajo experimental: usar con cuidado elementos, observar y registrar resultados en tablas o cuadros, comparar anticipaciones con resultados, elaborar conclusiones a partir de resultados, organizarse con otras y otros para realizar una tarea.

En cuanto a los materiales para las mezclas, una posibilidad es que preparen las mezclas de la situación relatada en la actividad 1 (arena y botones, arena y canutillos, arena y sal). Otra opción es que preparen mezclas con otros materiales. En cualquiera de los casos, es importante tener en cuenta que las características de los materiales y por tanto de las mezclas resultantes, sean diferentes; fundamentalmente en relación con los tamaños. Así por ejemplo, como resultado de mezclar algunos materiales, esperamos que las chicas y los chicos reconozcan que a veces no se pueden distinguir por separado y no será posible separarlos, como cuando se mezclan arena y sal o harina y azúcar. Y a veces, el resultado es que sí se pueden distinguir por separado aunque hayamos revuelto muy bien y es posible recuperar los materiales por separado con métodos relativamente sencillos, como el caso de los corchos y el arroz (o botones y arena) o las lentejas con polenta (arena y canutillos). 

Es necesario realizar las descripciones de los materiales antes de “juntarlos” así como las anticipaciones de lo que esperan que pase con ellos luego de mezclarlos. Para esto, habrá que plantear una consigna del estilo de:

Observen los materiales que van a usar para preparar las mezclas y describan cómo son. Pueden registrar lo que observan a través de dibujos y anotaciones.

Para describir cómo son los materiales antes de “juntarlos” ya sea en forma oral, escrita o gráfica, resulta enriquecedor que la o el docente proponga orientaciones del tipo: ¿Cómo son esos materiales? ¿De qué color? ¿Son todos iguales? “Fijate bien para mí la arena tiene unas partes marrones, otras blancas, otras negras, unas que brillan y otras que no”. ¿Tienen el mismo tamaño? ¿Son como granitos o están “compactos”, “es todo junto”? Del mismo modo, para describir la mezcla de materiales sólidos: ¿Se pueden ver por separado los granitos de polenta y las lentejas? ¿Se pueden diferenciar los granos de la sal de los de la arena?

En un momento de puesta en común o durante el trabajo por grupos, es importante guiar el establecimiento de relaciones entre las características de los materiales y el método para separarlos. “¿Pudiste ver por separado los materiales de las mezclas? ¿En todas las mezclas? ¿Pudiste recuperar los materiales por separado? ¿En todas las mezclas? ¿Por qué pensás que pudiste separar algunas mezclas y otras no?” Por ejemplo, pueden llegar a generalizaciones como: “no pasa lo mismo cuando se mezclan los materiales sólidos”,  “cuando se mezclan materiales sólidos pueden pasar distintas cosas: algunos se pueden distinguir y separar fácilmente, como las piedritas de la arena o las lentejas de la polenta, pero a veces, hay materiales que tienen tamaños iguales y no se pueden ver por separado o volver a recuperar, como la sal y la harina.” 

Esta instancia también es una buena oportunidad para que, a partir de las generalizaciones a las que arribaron, retomen las ideas que pensaron en la Actividad 1, y las revisen, completen o modifiquen.

ACTIVIDAD 4

MEZCLA DE DIFERENTES MATERIALES SÓLIDOS CON AGUA 

A lo largo de esta actividad proponemos que las chicas y los chicos de 3°, por medio de la observación y de la exploración, reconozcan cómo se comportan algunos sólidos al mezclarlos con agua y progresen en el uso y los cuidados que requiere trabajar con materiales y elementos de experimentación. Asimismo, se espera que avancen en cuanto a la autonomía en el trabajo de descripción y registro de sus observaciones.

Para esta actividad es importante usar vasos o recipientes transparentes, que sean iguales (si tienen vasos de precipitados de plástico o de vidrio, es una buena oportunidad para usarlos) y tener en cuenta la proporción de agua y de cada uno de los materiales que van a poner a prueba. La idea es que en los vasos coloquen 200 ml de agua y una cucharadita pequeña de material sólido. Si disponen de un vaso de precipitados o probetas del laboratorio escolar o un recipiente medidor de líquidos, pueden marcar con marcador indeleble el nivel hasta donde tienen que agregar agua en cada vaso, de modo de mantener esta concentración.

En un primer momento la maestra o el maestro presentará los materiales que van a utilizar y anticipará que cada grupo va a preparar mezclas distintas. En esta instancia, es importante que, como en la actividad anterior, organicen las tareas en cada uno de los grupos. También es la instancia de presentar los instrumentos de registro, que son parecidos a los que usaron en la actividad anterior, y pensar de qué modo se pueden completar. 

De manera de poder observar una diversidad de interacciones cuando mezclan diferentes materiales sólidos con agua, es necesario ofrecerles algunos materiales que se disuelvan, como la sal, el azúcar, el jugo en polvo, el sulfato de cobre, algunos que decantan, como las piedritas o la arena y algunos que flotan, como la parafina en escamas o rayada, corchos. Asimismo, resulta interesante que las chicas y los chicos puedan centrar la mirada sobre fenómenos cercanos, como por ejemplo, qué parte de la arena queda en suspensión durante un tiempo y luego decanta y al mismo tiempo, que puedan observar experiencias con materiales que les resulten novedosos, como quizás, la parafina de las velas picada o rallada mezclada con agua.

Para tener en cuenta al momento de seleccionar los materiales y de realizar orientaciones:

Resulta importante que las alumnas y los alumnos puedan reconocer que cuando un material se disuelve en el agua no desaparece y que es posible reconocer su presencia por el color o el olor, por ejemplo. En ese mismo sentido, se espera que reconozcan que no todos los materiales se disuelven en el agua y que existe una estrecha relación entre las características de la mezcla y el modo de separar sus componentes. Por todo esto, es clave tener en cuenta estos criterios al momento de seleccionar los materiales para las exploraciones.

Nuevamente, en esta actividad habrá que describir cómo son los materiales antes de “juntarlos” así como anticipar lo que esperan que pase con ellos luego de mezclarlos. 

Algunas orientaciones docentes para guiar las anticipaciones pueden ser: ¿Qué piensan que sucederá con los materiales cuando se mezclen con el agua? ¿Alguna vez mezclaron otros materiales con agua? ¿Qué pasó? ¿A todos estos materiales les pasará lo mismo? ¿Cambiará la arena? ¿Y el sulfato de cobre? ¿Y el azúcar? ¿Y las escamas de parafina? ¿Cómo? ¿Y el agua, piensan que va a cambiar?

Resulta importante explicitar que tienen que revolver bien y que esperen a que después las mezclas se “aquieten”. En ese momento pueden observar y analizar qué sucedió finalmente con los materiales sólidos en agua. ¿Qué sucedió con el material sólido que agregaron? ¿Se lo observa dentro del agua? ¿En todos los casos? ¿En cuáles? ¿Qué apariencia tiene? ¿Qué sucedió con el agua? ¿Presenta algún cambio? 

Al finalizar la experiencia la o el docente promoverá un espacio de intercambio sobre los resultados. Para organizar el momento de la puesta en común, una posibilidad es que a medida que los grupos comparten los resultados que obtuvieron, la o el docente complete un cuadro con la información. Ese cuadro permitirá comparar lo que ocurre entre diferentes materiales y al mismo tiempo, establecer relaciones entre las características de las mezclas y los instrumentos que podrán usar para separarlas en otras clases.

Pueden llegar a algunas generalizaciones como por ejemplo:  “no pasa lo mismo con todos los materiales sólidos en agua”, “cuando se mezcla agua con materiales sólidos pueden pasar distintas cosas: algunos sólidos se disuelven, como el azúcar, algunos se caen al fondo y no se mezclan, como la arena”.

A partir de estas ideas a las que arribaron, podrán retomar las que pensaron en la Actividad 3 en el “problema de la limonada” y revisarlas o ampliarlas, en todo caso. 

ACTIVIDAD

MEZCLAS DE DIFERENTES MATERIALES LÍQUIDOS CON AGUA

En esta actividad se espera que además de que las chicas y los chicos reconozcan qué sucede cuando se mezclan diversos materiales líquidos con agua, progresen en la autonomía en el trabajo experimental, teniendo en cuenta que en términos generales los procedimientos y las actitudes que se ponen en juego son análogos a los que desarrollaron en las actividades anteriores.

Como ya hemos planteado, es importante presentar una diversidad de materiales en cuanto al tipo de cambios que producen cuando interactúan  entre sí, es central tener en cuenta este criterio al momento de seleccionar los materiales líquidos que se pondrán en “Interacción” con agua. Por ejemplo, pueden mezclar vinagre, alcohol, tinta china o tinta para marcador de modo de reconocer que algunos materiales líquidos se disuelven en el agua y no se pueden distinguir por separado. Para observar que hay otros materiales líquidos que forman fases separadas del agua, aunque se revuelva o agite enérgicamente, pueden mezclar además de aceite, alguna tinta que no sea soluble en agua o esmalte para uñas o vaselina líquida. 

Al igual que en la actividad de mezcla de agua con materiales sólidos, será necesario brindar un momento para la presentación de los materiales, para la organización de las tareas al interior de cada grupo y centrar la mirada en describir y registrar cómo son los materiales antes de ponerlos en interacción con el agua, así como detenerse a pensar qué posibles resultados esperan obtener luego de preparar las mezclas.

Materiales líquidos¿Cómo son?(color, olor, etc.)¿Qué piensan que va a pasar cuando los mezclan con agua?¿Qué pasó cuando los mezclaron con agua?

En este caso también es importante tener en cuenta la proporción de agua y de cada uno de los materiales que van a poner a prueba. La idea es que en los vasos coloquen en este caso, 100 ml de agua y 10 ml de otro material líquido. Si disponen de un vaso de precipitados o un recipiente medidor de volumen, pueden marcar con marcador indeleble el nivel hasta donde tienen que agregar agua en cada vaso, de modo de mantener esta concentración. Para medir los 10 ml de los líquidos pueden usar una jeringa o las tapas medidoras de los jarabes (si es que no cuentan con pipetas de laboratorio escolar).

Al terminar la actividad se habilitará nuevamente un espacio de intercambio al interior de los diferentes grupos para que piensen posibles conclusiones teniendo en cuenta los resultados observados y el modelo de las sistematizaciones anteriores. 

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 registrar los resultados de las separaciones de las mezclas de materiales líquidos.

Tu maestra o maestro necesita recuperar los materiales por separado para usarlos en otra escuela. ¿Cómo podrían separar los materiales líquidos? 

¿Cómo pueden registrar los resultados de las separaciones de mezclas de materiales líquidos con agua?

 Podrán guiar esta instancia con preguntas como: ¿Qué información tendrán que anotar en el cuadro? ¿Qué columnas podrían agregar para eso? ¿Y en las filas qué pondrían?

ACTIVIDAD 6 

MEZCLAS FÁCILES Y NO TAN FÁCILES DE SEPARAR  

Con el propósito de ampliar los saberes de las chicas y los chicos sobre los diferentes métodos de separación de mezclas, en esta actividad se brindará información sobre otros métodos de separación que permiten recuperar los materiales de mezclas que no pudieron separar, como las de agua y azúcar, agua y vinagre o agua y aceite. 

Esta resulta una buena oportunidad para leer textos o mirar audiovisuales con la intención de buscar información.

A continuación, les compartimos algunos videos que muestran cómo utilizar la ampolla de decantación o una jeringa para separar, por ejemplo, una mezcla de agua y aceite:

- Armado y uso de dispositivo para decantación (Ariela Grünfeld, 2021)

- Separación de una mezcla de agua y aceite por medio de una jeringa (Ariela Grünfeld, 2023)

Y a continuación les compartimos algunos enlaces de dispositivos para la destilación: 

- Destilación Simple (RUA UNAM, 2022)

- Técnicas básicas de laboratorio: destilación (Universitat Politècnica de Catalunya, 2012)

(dispositivos alternativos)

- Destilador casero (Ariela Grünfeld, 2023)

- Destilador alternativo (Ariela Grünfeld, 2023)

A modo de cierre podrían volver sobre las conclusiones de las experiencias anteriores y ampliar esa información:

“Ninguno de los coladores sirve para separar una mezcla de agua y azúcar o sulfato de cobre porque siempre pasan los dos componentes. Tampoco para separar el vinagre del agua o el aceite del agua. Pero se pueden separar calentando la mezcla o usando algunos métodos un poco más específicos, como por medio del uso de un decantador o un destilador. “

Imagen de portada: Freepik.es

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