Caja de Herramientas TIC. Física y Química

En este blog podrás encontrar diversos recursos disponibles online para darle un giro a tus clases de Física y Química. // side blog

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alonsoformula

La página web alonsoformula, del profesor de Física y Química Carlos Alonso, tiene numerosos contenidos relacionados con la asignatura, enfocados principalmente an formulación y nomenclatura.

Además de explicaciones, que incluso incluyen animaciones, cuenta con diversos ejercicios de formulación orgánica e inorgánica (disponibles en castellano, pero en algunos casos también en galego, catalán, euskera o inglés) que son muy útiles para que el alumnado practique, pudiendo obtener feedback inmediato.

Puede practicarse tanto la nomenclatura como la formulación, con correcciones instantáneas que reconocen incluso respuestas correctas con errores de acentuación.

Además de éstos y más recursos, la página cuenta con una tabla períodica interactiva, disponible en todos los idiomas antes mencionados, que da mucha información sobre un elemento simplemente colocando encima el cursor, desde la masa atómica hasta la etimología.

Contenidos curriculares:

Física y Química (2º, 3º y 4º de E.S.O.).

Bloque 2. La materia.

- [Formulación y] nomenclatura de compuestos binarios siguiendo las normas IUPAC.

- Introducción a la química orgánica. (4º).

Física y Química (1º de Bachillerato).

Bloque 5. Química del carbono.

- Formulación y nomenclatura IUPAC de los compuestos del carbono.

Química (2º de Bachillerato).

Bloque 4. Síntesis orgánica y nuevos materiales.

- Estudio de funciones orgánicas. Nomenclatura y formulación orgánica según las normas de la IUPAC.

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Escala del universo

La simulación presentada en este post permite una visualización comparativa de las menores dimesiones de objetos teorizados hasta abarcar el universo observable, incluyendo diversos elementos, desde átomos y partículas subatómicas, pasando por construcciones de la Tierra, estrellas y galaxias, incluso algún guiño a la filosofía o a los videojuegos, como la tetera de Russel o el mundo de Minecraft. Se llama Scale of the Universe 2.

Está disponible en varios idiomas, incluyendo el español, y su uso es sumamante intuitivo, simplemente deslizando la barra inferior se hace zoom. Además, pinchando en los objetos se obtiene información sobre ellos, además de su longitud en metros y en sus múltiplos y submúltiplos.

Es una buena manera de introducir las magnitudes físicas, las unidades de medida y la notación científica a través de la curiosidad y la fascinación por la escala del universo.

Contenidos curriculares:

Física y Química (2º de E.S.O.).

Bloque 1. La actividad científica.

- Medida de magnitudes. Sistema Internacional de Unidades.

Física y Química (3º de E.S.O.).

Bloque 1. La actividad científica.

- Medida de magnitudes. Sistema Internacional de Unidades. Notación científica.

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Óptica: refracción

La simulación presentada en este post es una excelente herramienta para trabajar la Ley de Snell, piedra angular de los contenidos de óptica (la parte conocida como óptica física, perteneciente al bloque de Ondas de la Física de 2º de Bachillerato) que tienen que ver con la refracción.

El recurso, al que se puede acceder a través de este enlace, permite simular la reflexión y la refracción de un rayo de luz, pudiendo customizar los medios entre los que se mueve el rayo, que incluyen los más habitualmente utilizados, como el vacío, aire, agua, aceite y diamante. Puede mostrasse u ocultarse un transportador de ángulos que, como mínimo, puede servir para comprobar los resultados de problemas aunque no se les hayan proporcionado.

También incluye dos medios desconocidos yuna función de medio aleatorio, lo que permitiría, si el alumando estuviera interesado, practicar el cálculo de índices de refracción. Puede ser empleado para la visualización de gran cantidad de problemas, ya que todos están basados en la Ley de Snell, además de una ilustración visual de las leyes de la reflexión y la refracción.

Contenidos curriculares:

Física (2º de Bachillerato).

Bloque 4. Ondas.

- Fenómenos ondulatorios: interferencia y difracción, reflexión y refracción.

- Naturaleza y propiedades de las ondas electromagnéticas.

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*No presencial*

La metodología didáctica que propone el currículum oficial para la asignatura de Física y Química en el Educación Secundaria Obligatoria lista como uno de sus objetivos: «Desarrollar el sentido de la responsabilidad individual mediante la asunción de criterios éticos asociados a la ciencia en relación a la promoción de la salud personal y comunitaria y así adoptar una actitud adecuada para lograr un estilo de vida física y mentalmente saludable en un entorno natural y social». En este contexto, parece imprescindible formar el juicio crítico del alumnado que, en un momento tan temprano como puede ser 3º de E.S.O. ya puede adquirir conocimientos y herramientas científicas para valorar el carácter pseudocientífico de una estafa como es la homeopatía. Para ello, además de la presentación de la problemática a través del vídeo que encabeza el post, se propone como herramienta este ejercicio de elaboración propia accesible a través de este blog:

El ejercicio está elaborado para un grupo bilingüe de 3º de E.S.O., pero se puede traducir para trabajarlo en cualquier grupo y ser adaptado a diferentes niveles.

Parte de la presentación de un medicamento homeopático real que se comercializa como remedio para la osteoartritis.

La terminología empleada en homeopatía para expresar la concentración es característica y se da en términos de diluciones, pero, además de que se puede explicar para el alumnado sea capaz de utilizar sus conocimientos para aplicar factores de conversión y hace un cambio en las unidades de concentración, incluso cuando se les es presentada una unidad de medida desconocida, para facilitar la resolución del problema, el ejercicio parte de trasladar la concentración nominal del “medicamento” a una unidad con la que se trabaja desde 3º de E.S:O.: gramos por litro.

Se les pide que, a través del procedimiento estándar de un ejercicio de cambio de concentración, pasen esta concentración a porcentaje en peso.

Una vez obtenido el resultado, se presenta la interpretación de este, para ponerlo en contexto y acostumbrarles a que sean capaces no sólo de realizar el procedimiento matemático, sino también que sean capaces de juzgar el significado químico de los resultados obtenidos.

En este caso, se da el dato de que el principio activo del preparado homeopático no tiene ningún tipo de efecto terapéutico en concentraciones menores al 10% (m), habiendo calculado en el ejecicio que la supuesta concentración en el preparado es 11 órdenes de magnitud menor.

Por extender la contextualización, se da el dato (aunque, quizá más adecuadamente en 4º de E.S.O., se podría plantear otro ejercicio similar de cambio de unidades) de que otro preparado homeopático, comercializado como remedio para la gripe, tiene una concentración de 10-400 gramos de compuesto por litro de disolución. Teniendo en cuenta que la masa del átomo más pequeño, el de hidrógeno, es del orden de 10-30 gramos, la incongruencia de esa concentración sólo puede llevar a la conclusión de que no hay ni una sola molécula del principio activo en el preparado homeopático.

Por otra parte, respecto al vídeo presentado, es cierto que la narrativa del vídeo es problemática para presentarlo en un aula, pero se puede aprovechar para analizar esta narrativa y plantear problemáticas relacionadas con la salud mental y el suicidio, en coordinación con el departamento de orientación, que quizá se pudiera abordar más ampliamente en una tutoría, a colación de la presentación de este vídeo.

Contenidos curriculares:

Física y Química (3º de E.S.O.).

Bloque 2. La materia.

- Mezclas de especial interés: disoluciones acuosas, aleaciones y coloides.

Física y Química (4º de E.S.O.).

Bloque 3. Los cambios.

- Concentración molar.

Contenidos transversales:

Educación para la salud.

TRABAJO NO PRESENCIAL

Para insistir en la falaca pseudocientifica que supone la homeopatía, se puede pedir a alumnado en sus casas que tengan a mano azúcar, una cucharilla, un vaso y dos cubos. Con la medida aproximada del contenido de una cucharada paqueña de azúcal y el volumen aproximando de un vaso (para esto pueden ser útiles las unidades de medida empleadas en cocina, que se pueden aprovechar para mostrar la diversidad de contextos en que aparecen unidades fuera del sistema internacional y sus equivalencias y utilidad), podrían calcular la concentración en gramos por litro del vaso de agua azucarada. Se les pediría entonces que añadan ese vaso al primer cubo, además de otros 9 vasos más que solamente contengan agua.

El cálculo consiguiente es más adecuado para un nivel a partir de 4º de E.S.O., pero se puede realizar de manera más guiada con interés ilustrativo en 3º. Se puede calcular qué concentración de azúcar hay ahora tras esta dilución en 10 partes de agua.

A continuación se les pide que tomen el vaso vacío y lo llenen con la disolución del cubo, que pasen esa disolución al segundo cubo y añadan otros 9 vasos de agua.

Se podrían seguir realizando cálculos, aunque el objetivo de esta actividad es que visualicen los procesos de las repetidas diluciones que se realizan en la homeopatía y al final se les lance la pregunta (que puede estar fundamentada en un resultado numérico) de si creen que hay una cantidad significativa de moléculas de sacarosa en la disolución final (si los cubos estaban limpios se les puede instar a que la prueben, a ver si la notan dulce).

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*No presencial*

El canal Date un Vlog, del doctor en física de partículas y divulgador científico Javier Santaolalla tiene gran cantidad de contenido ameno y accesible que puede dar mucho juego en el aula.

En concreto el vídeo que abre este post puede emplearse para dar una visión del concepto de entropía que vaya más allá del precario “desorden” con el que se trabaja en el momento de la intruducción del concepto, pero que es interesante matizar para que el alumnado no arrastre una sobresimplificación del concepto que quizá no se llegue a ilustrar ni siquiera cursando estudios superiores.

Con una contextualización histórica y poniendo de manifiesto la importancia de la figura de Ludwig Boltzmann, tanto en la creación de una nueva disciplina científica como en el papel que jugó en el cambio de paradigma que supuso la aceptación de la teoría atómica, pasando por sus problemas de salud mental que lo terminaron llevando al suicidio y que humanizan la figura del científico y ponen de manifiesto problemáticas ubicuas que no escapan al entorno de la Física; en este vídeo se contextualiza el concepto de entropía en términos probabilísticos que introdujo este genio de la física que dio nombre a una constante universal.

Existe otro vídeo explicando la entropía en el mismo canal, pero éste, aunque más largo, es más reciente y mucho más informativo y con ejemplos más accesibles.

Se podría poner en clase, incluso omitiendo fragmentos, después de haber trabajado con el concepto de entropía en los términos introductorios de desorden.

Si hubiera alumando interesado en el tema (aunque esto ya escaparía demasiado de los contenidos curriculares) se le podría recomendar el vídeo de una entrevista a un premio Nobel de Química que revolucionó la Termodinámica estudiando la Termodinámica de no equilibrio y acuñando el concepto de estructuras disipativas y que dio otra vuelta de tuerca al concepto de entropía y su relación con el orden y el desorden, se trata de Ilya Prigogine.

Contenidos curriculares:

Física y Química (1º de Bachillerato).

Bloque 4. Transformaciones energéticas y espontaneidad de las reacciones químicas

- Segundo principio de la termodinámica. Entropía.

TRABAJO NO PRESENCIAL

El ejemplo que da Santaolalla de los dados (la suma más probable al tirar dos dados es 7) es muy ilustrativo para entender el carácter probabilístico de la entropía y su relación con los estados posbiles del sistema estudiado.

Para ilustrar este ejemplo y afianzar el concepto, que puede ser trasladado al factor entrópico de la espontaneidad de las reacciones químicas, se puede pedir al alumnado, después de haber puesto el vídeo completo o en parte, incluyendo el ejemplo de los dados, que coja dos dados en su casa. En poco tiempo se puede pedir a cada alumne que haga 20 tiradas. Después, se puede contabilizar el resultado obtenido, a través de una hoja de cálculo colaborativa, para la cual se les proporcionará un enlace a una hoja de google sheets donde se juntanten los datos obtenidos por cada une de elles y se verifique que la suma más obtenida es la de 7, al ser ésta la que cuenta con un mayor número de configuraciones posbiles, ilustrando esta propiedad estadística en la que se basa el concepto de entropía.

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Camera Obscura

En el apartado de los instrumentos ópticos se explica la cámara oscura como el más sencillo, teniendo éste una larga e interesante historia, caracterizado además por la ausencia de lentes.

Para ilustrar cómo a partir de un elemento sencillo se pueden elaborar perfeccionamientos más complejos, se puede ilustrar el ejemplo de la Camera Obscura, una atracción/museo en la ciudad de Edimburgo donde todas en todas las salas aparecen diversas exposiciones interactivas relacionadas con aplicaciones de distintos principios físicos, en especial relacionados con la óptica.

La página web del sitio presenta diversas galerías de imágenes de las distintas atracciones, así como un apartado donde se explica el funcionamiento de la que le da nombre, la Camera Obscura, que ilustra cómo, a partir de los elementos de la cámara oscura (que pude incluso constuirse rudimentariamente para ilustrar su funcionamiento en el aula), se puede conseguir una proyección sobre una pantalla de lo que está ocurriendo en las calles de Edimburgo. Una manera también de suscitar en el alumnado el interés por aprovechar los viajes que puedan hacer para acercarse a museos, exposiciones y otros lugares y eventos que puedan resultarles atractivos y tengan un interés ciéntifico que les puede resultar más accesible a través de los contenidos de la asignatura.

Contenidos curriculares:

Físca (2º de Bachillerato).

Bloque 5. Óptica Geométrica.

- Aplicaciones tecnológicas: instrumentos ópticos y la fibra óptica.

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IUPAC

La IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry - Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) es la institución de referencia que fija los estándares y recomendaciones de la terminología, unidades y símbolos, nomenclatura y formulación, etc. para la Química y áreas del conocimiento relacionadas, el recurso que se presenta en este post es es su página web.

Navegando por ella o buscando en google y accediendo a contenido oficial de la IUPAC se pueden encontrar distintas recomendaciones y materiales, generalmente en inglés, pero es interesante, cada vez que se hable de formulación y nomenclatura, o se aluda a un estándar, como las condiciones estándar de presión y temperatura, cuál es la recomendación de uso de la institución de referencia y cómo acceder a esta información.

Algunos recursos interesantes son los libros de colores. Cada uno de estos textos (disponibles en PDF y el Libro Dorado en formato interactivo en la web) es un compendio de las directrices de la IUPAC en distintas áreas:

Green Book: Quantities, Units and Symbols in Physical Chemistry.

(Libro Verde: Cantidades, Unidades y Símbolos en Química Física).

Red Book: Nomenclature of Inorganic Chemistry.

(Libro Rojo: Nomenclatura de la Química Inorgánica).

Blue Book: Nomenclature of Organic Chemistry.

(Libro Azul: Nomenclatura de la Química Orgánica).

Purple Book: Compendium of Polymer Terminology and Nomenclature

(Libro Morado: Compendio de Terminología y Nomenclatura de Polímeros).

Orange Book: Analytical Nomenclature.

(Libro Naranja: Nomenclatura Analítica).

Silver Book: Compendium of Terminology and Nomenclature of Properties Clinical Laboratory Sciences.

(Libro Plateado: Compendio de Terminología y Nomenclatura de Propiedades en Ciencias de Laboratorios Clínicos).

White Book: Biochemical Nomenclature.

(Libro Blanco: Nomenclatura Bioquímica).

Gold Book: Chemical Terminology 

(Libro Dorado: Terminología Química).

Podríamos decir que la IUPAC es la RAE de la Química y, al igual que la Real Academia tiene su diccionario online, la IUPAC dispone del Libro Dorado.

El libro dorado sirve como base de datos interactiva, donde se pueden consultar términos como las antes citadas STP (Standard Pressure and Temperature), normalmente referidas como condiciones estándar.

Sin embargo, dado que muchas de las propiedades fisicoquímicas de las sustancias están tabuladas a 25ºC (298,15K), se suele hablar de condiciones normales, que son esta temperatura y la presión de 1atm y que en ocasiones son confundidas o equiparadas con las condiciones estándar.

Otra entrada del libro dorado nos habla de los enlaces de hidrógeno. La recomendación de la IUPAC es el empleo del término “enlace” de hidrógeno, a pesar de tratarse de una fuerza intermolecular, en lugar del concepto más ampliamente usando, incluso en libros de texto, “puente” de hidrógeno, aunque los puentes de hidrógeno sean, de hecho, enlaces, que aparecen, por ejemplo, en algunos compuestos hidrogenados del boro y que no son objeto de estudio en estas etapas educativas.

También cuenta con contenidos en español, como esta guía breve para la nomenclatura en Química Inorgánica, que puede ser un documento de referencia desde el primer momento en 2º de E.S.O. en que se empiecen a tratar los contenidos relacionados con formulación y nomemclatura.

Además, existen años temáticos. El 2019 fue el año internacional de la Tabla Períodica y en la página de la IUPAC existe el Periodic Table Challenge, que es un juego interactivo de preguntas y respuestas con curiosidades sobre los elementos, al que se puede jugar en español y puede ser recomendado al alumando para despertar su interés y curiosidad.

El objetivo último de presentar la página de la IUPAC al alumnado es que sepan acudir a la fuente oficial de los estándares que se les están enseñando y que puedan acudir a ella si les surgen dudas. También poner de manifiesto que, a pesar de que en la academia se tratan de seguir las directrices de la IUPAC, ocurre con el lenguaje de la Química como con el español, que en ocasiones su uso difiere de los dictados oficiales, y que es importante que sepan reconocer de qué se les está hablando y cuáles son otros usos y matices de términos para los que simplemente una definición de la IUPAC puede resultar insuficiente.

(Tabla periódica de la IUPAC, actualizada y con los datos de referencia y símbolos de todos los elementos, incluso los más recientemente descubiertos).

Contenidos curriculares:

Este recurso puede emplearse a lo largo de la asignatura de Física y Química en E.S.O. y Bachillerato y en la Química de 2º de Bachillerato, para hablar o pedir que se busque información relativa a estándares o recomendaciones y familiarizar al alumnado con la fuente de los criterios que se establecen para la terminología química.

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Propiedades del color

*No presencial* 

Cuando se habla de las propiedades del color, se puede hablar en términos de matiz (hue), saturación (saturation) y luminosidad (lightness). Son las propiedades tenidas en cuenta en el modelo HSL.

El alumnado puede comprobar que puede emplear este modelo para generar colores en programas tan contidianos como Microsoft Word (o equivalentes de código abierto).

En Word basta con acceder a la ventana “Fuente” y seleccionar “Color de fuente” o acceder desde el icono en la barra de herramientas.

Entonces se selecciona “Más colores”.

Y se cambia en “Personalizado” del modelo RGB, que obtiene el color por combinación de los tres colores luz primarios, al modelo HSL, donde se pueden cambiar las variables de matiz, saturación y luminosidad.

Es un ejemplo interesante de cómo los contenidos curriculares están presentes en su día a día.

Contenidos curriculares:

Física (2º de Bachillerato)

Bloque 4. Ondas.

- Dispersión. El color.

TRABAJO NO PRESENCIAL

Se puede plantear un pequeño juego a través de Teams, que consistiría en que, por turnos, un alumne escoja unos parámetros del modelo HSL y el resto los introduzca en un programa que tenga a su alcance, como Word o PowerPoint o similares. Incluso pueden dar también el código hexadecimal del color y buscarlo con el móvil en Google o en una web que los genere.

En el chat, en un determinado momento, toda la clase tendrá que poner a la vez qué color cree que está viendo, estando vetados los más básicos como rojo, azul, marrón, etc., de tal modo que sólo podrán poner colores como “aguamarina”, “verde musgo”, “beige”, “ocre”.

Ganará el color que haya obtenido un consenso mayoritario y se irá eliminando al alumando restante.

El objetivo de este pequeño juego, además de generar un momento de distensión en un contexto como el de 2º de Bachillerato, controlando que no se alargue demasiado en el tiempo, es ejemplificar cómo, a pesar de que el fundamento físico es el mismo, un mismo fenómeno puede ser percibido de manera distinta (entran en juego la física de los materiales de la pantalla, la biología de cómo en cada persona puede haber variabilidad en el número de células receptoras del color en el ojo, de las que se hablará en esta misma asignatura en el bloque de óptica geométrica, o procesa la información de manera distinta). Además de trabajar con contenidos curriculares, generar una pequeña reflexión sobre las limitaciones y los matices de la ciencia y la tecnología.

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Los Simpsons son una serie de referencia intergeneracional que pueden servir de punto en común con el alumnado en cuanto a referentes mediáticos se refiere.

Una de las características de la serie es que varios de sus guionistas cuentan con formación superior en áreas como la Física o las Matemáticas, lo que ha provocado que a lo largo de los icónicos capítulos estén esparcidas numerosas referencias en un tono de humor a principios científicos.

Para introducir las leyes de la Termodinámica en Bachillerato, se puede emplear este vídeo y explicar por qué una máquina de movimiento perpetuo violaría la Segunda Ley, generando conocimiento a partir del interés que puede causar entender una referencia científica en un elemento cotidiano que el alumnado puede compartir como referente cultural con su familia.

Contenidos curriculares:

Física y Química (1º de Bachillerato)

Bloque 4. Transformaciones energéticas y espontaneidad de las reacciones químicas

- Segundo principio de la termodinámica. Entropía.

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“Especial de Halloween: la física del negro”

(Física, 2º de Bachillerato)

Este vídeo se puede plantear en el contexto de la Física de 2º de Bachillerato. Tanto los contenidos curriculares referidos a ondas, como los de óptica, tratan del espectro electromagnético y el color. Aunque esos temas no se suelan programar para el primer trimestre, una buena idea puede ser proyectar este vídeo en Halloween, sobre todo si desde el centro existe alguna iniciativa entorno a la celebración de esta fiesta, importada tal como la conocemos. El vídeo puede servir para crear hype entorno a los contenidos que se tratarán en las unidades didácticas correspondientes, más tarde en ese curso, además de animar al estudiantado a que, si dedica tiempo a plataformas como Youtube, busque canales dedicados a la divulgación científica, fomentando en todo momento la necesidad del pensamiento crítico, con los conocimientos adquiridos como herramienta, ante la información recibida.

Este vídeo también es un ejemplo de transversalidad, colaboración entre áreas de conocimiento y demostración de cómo entorno a cualquier temática (en este caso el color negro), pueden ponerse de manifiesto que un mismo hecho tiene diversas dimensiones, en este caso se plantea el contexto físico y el contexto histórico, pero desde ambas partes se habla de pigmentos (contenido que puede resultar de especial interés a alumnado interesado en la artes plásticas), la historia de los pigmentos negros tiene estrecha relación, en este caso, con la química involucrada en su obtención, y eso conllevó consecuencias sociales y económicas en la Inglaterra victoriana. Un conocimiento amplio del contexto del fenómeno físico que se va a estudiar, por ejemplo, los pigmentos negros descritos al final del vídeo, puede dar lugar una mejor comprensión de cómo las ciencias naturales influyen y son influidas por otros aspectos de la sociedad.

La metodología didáctica propuesta en el currículum oficial de la asignatura, cita que la asignatura deberá contribuir a la capacidad del alumnado para «comprender las complejas interacciones actuales de la Física con la tecnología, la sociedad y el medio ambiente, valorando la necesidad de trabajar para lograr un futuro sostenible y satisfactorio para el conjunto de la humanidad, contribuyendo a la superación de estereotipos, prejuicios y discriminaciones, especialmente las que por razón de sexo, origen social o creencia han dificultado el acceso al conocimiento científico, especialmente a las mujeres, a lo largo de la historia».

Y hablando de transversalidad, si el tiempo permite (y podría ser fácil si el centro insta a introducir la temática de la spooky season en una clase), se puede pasar de lo spooky a lo creepy (el marco normativo que explicita la necesidad de una educación afectivo-sexual en el sistema educativo se puede consultar en el documento de la propuesta educativa de Proyecto Sexualidades), se puede aprovechar la ocasión para analizar la narrativa del vídeo en función de las reacciones del alumnado. Puede ser un vídeo atractivo, ya que hace guiños a los videojuegos, y gran parte del alumnado actual tiene este interés, pero además, aprovechando la temática de Halloween, y habiendo sembrado la semilla de la curiosidad con algo de información sobre contenidos que están por venir, puede que las propias reacciones del alumnado al vídeo puedan servir para analizar lo que hace verdaderamente aterradora la narrativa del vídeo, que no es propiamente la ambientación vampírica, si no el uso de la figura de los vampiros para introducir un subtexto fuertemente ligado a la cultura de la violación. Si existe la oportunidad, se puede aprovechar un contexto que alienta a introducir elementos con temáticas de terror en el aula, como iniciador de una conversación sobre0 miedos presentes en el día a día de, fundamentalmente las alumnas.

Contenidos curriculares:

Física (2º de Bachillerato)

Bloque 4. Ondas.

- El espectro electromagnético.

- Dispersión. El color.

Bloque 5. Óptica.

(En este bloque se tratan contenidos mencionados en el vídeo, como la diferencia entre reflexión especular y reflexión difusa).

Contenidos transversales:

Educación afectivo-sexual.

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“Extracción de oro de una crema cosmética gone wrong”

En este vídeo, que aborda el tema del supuesto contenido de oro en distintas cremas cosméticas, se tocan temas interesantes, como la importancia de conocer la concentración de un soluto en disolución, para ser conscientes de hasta qué punto un producto contiene algo que nos dicen que contiene, hilando, por ejemplo, como hace el propio autor del vídeo, con estafas pseudocientíficas como la homeopatía.

Sin embargo, a lo largo de su proceso de extracción de oro, el autor del vídeo comete numerosos errores en el proceso, como la ausencia (o al menos, la ausencia de mención) de ningún tipo de cálculo estequiométrico en la realización de disoluciones, la falta de seguridad a la hora de trabajar con ácidos que desprenden gases nocivos, como el nítrico y el clorhídrico concentrados, o la afirmación de que “para no utilizar más químicos, el ácido se puede neutralizar enfriándolo”, tras la cual procede a añadir hielo a una disolución fuertemente ácida, cuyo pH no comprueba en ningún momento.

 (Física y Química, 1º de Bachillerato. Química, 2º de Bachillerato. Física y Química, 4º de E.S.O.)

 Aludiendo al bloque 1: La actividad científica, que tanto en Física y Química de 1º de Bachillerato, como en Química de 2ª, conviene introducir transversalmente dentro de la programación de la asignatura y teniendo en cuenta que la metodología didáctica expuesta en el currículum para ambas asignaturas incide en la importancia de emplear las TICs, no sólo para obtener información sobre contenidos científicos, sino fomentar en el alumnado la capacidad de analizarla críticamente, así como la importancia de la afianzar conocimientos previos y enlazarlos con los nuevos, las reacciones ácido-base están presentes desde 4º de E.S.O. y se utilizan como ejemplos, por ser reacciones conocidas, cuando se habla de termoquímica. Durante el estudio de la Termoquímica de 1º Bachillerato, se puede plantear la visualización de este vídeo con el que, partiendo de la participación activa del estudiantado, se pueden abordar los fallos en este proceso, que permitirán, no sólo ayudar a relacionar conceptos como reacciones ácido-base y procesos termoquímicos, sino también a fomentar en el estudiantado el empleo de los conocimientos adquiridos para tener una actitud crítica con la información que reciben y se presenta como “científica” y la importancia de conocer la teoría de lo que químicamente está pasando cuando se lleva a cabo un proceso experimentalmente. También resulta una buena oportunidad para incidir en la seguridad en el laboratorio, tema del que es indispensable hablar desde antes de que el alumnado pise un laboratorio y no dejar de insistir siempre que se presente la oportunidad y, sobre todo, en el entorno temporal inmediato a la realización de cualquier práctica. El vídeo se puede emplear en relación con otros contenidos curriculares, como el equilibrio ácido-base en la Química de 2º de Bachillerato o incluso en 4º de E.S.O., donde ya se incluye el estudio de las reacciones ácido-base y el proceso de valoración.

Contenidos curriculares:

 Física y Química (1º de Bachillerato)

Bloque 4. Transformaciones energéticas y espontaneidad de las reacciones químicas.

(Tras abordar todos los contenidos referentes a la termodinámica de las reacciones químicas).

Bloque 3. Reacciones químicas.

(En este bloque se tratan las reacciones químicas, entre ellas las ácido-base).

Bloque 1. La actividad científica.

(En este bloque se insiste, a distintos niveles, en el método científico. Al tratarlo transversalmente se puede aludir a él para fomentar la valoración crítica de contenido relacionado con la ciencia que se pueda obtener de diversas fuentes).

 Química (2º de Bachillerato)

Bloque 3. Reacciones químicas.

(En este bloque se tratan las reacciones químicas, entre ellas las ácido-base, estudiando el equilibrio ácido-base y profundizando en conceptos como la fuerza de un ácido o una base, los fundamentos físico-químicos de estos conceptos, el pH o las volumetrías de neutralización ácido-base. Un ejemplo de una de ellas deberá ser realizado en el laboratorio).

Bloque 1. La actividad científica.

(En este bloque se insiste, a distintos niveles, en el método científico. Al tratarlo transversalmente se puede aludir a él para fomentar la valoración crítica de contenido relacionado con la ciencia que se pueda obtener de diversas fuentes).

 Física y Química (4º de E.S.O.)

Bloque 3. Los cambios.

Este bloque incluye los siguientes criterios de evaluación:

- Identificar ácidos y bases, conocer su comportamiento químico y medir su fortaleza utilizando indicadores y el pH-metro digital.

- Realizar experiencias de laboratorio en las que tengan lugar reacciones de síntesis, combustión y neutralización, interpretando los fenómenos observados.

Con lo que puede trabajarse el vídeo con el alumnado de esta asignatura, en lo referente a reacciones ácido-base y seguridad en el laboratorio.

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Óptica: reflexión

La siguiente simulación, a la que se puede acceder mediante este enlace, puede servir en la Física de 2º de Bachillerato para ilustrar las propiedades de la reflexión y la absorción de ondas electromagnéticas, ilustradas con las ondas del espectro visible (luz).

La simulación muestra como un haz de luz blanca, representado por todos los colores que la componen, se refleja en una superficie, en el caso de la figura superior, pulida, como puede ser el caso de un espejo. Se denomina a este tipo de reflexión, reflexión especular, en la que el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión.

En la simulación, se puede modificar la rugosidad de la superficie, para ver cómo, aunque parte de la luz se pueda reflejar de manera especular, en general ésta se propaga en diversas direcciones, lo que se conoce como reflexión difusa.

También se puede modificar el color de la superficie, para relacionar estos conceptos con la absorción de luz por parte de las superficies, lo que genera nuestra experiencia del color. Se puede apreciar cómo la luz reflejada de manera difusa puede contener longitudes de onda distintas a la reflejada especularmente. Esto provoca, por ejemplo, el fenómeno de la iridiscencia.

Se puede comprobar, como se señala en el post de este blog referido a la ciencia del color negro, que los objetos negros, independientemente de su rugosidad, absorben toda la radiadión en el espectro visible.

Contenidos curriculares:

Física (2º de Bachillerato)

Bloque 4. Ondas.

- Fenómenos ondulatorios: interferencia y difracción, reflexión y refracción.

- Naturaleza y propiedades de las ondas electromagnéticas.

- Dispersión. El color.

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PhET

*No presencial*

Como indica su propia página web: «Fundado en 2002 por el ganador del Premio Nobel Carl Wieman, el proyecto de simulaciones interactivas de PhET de la Universidad de Colorado en Boulder crea simulaciones interactivas gratuitas de matemáticas y ciencias. Las simulaciones de PhET se basan en investigación educativa extensiva e involucran a los estudiantes mediante un ambiente intuitivo y similar a un juego, en donde aprenden explorando y descubriendo».

Este proyecto incluye (a fecha de diciembre de 2020) 158 simulaciones interactivas, con 94 traducciones a otros idiomas, además de más de 2700 actividades enviadas por docentes del ámbito científico.

Un ejemplo de estas simulaciones es la titulada “Concentración”, disponible en castellano, aunque también en inglés, si se trabaja con grupos bilingües. Está disponible en este enlace.

Esta simulación permite visualizar conceptos relativos a concentración de las disoluciones, saturación y solubilidad, que se empiezan a tratar en 3º de E.S.O.

Permite interaccionar con la simulación, cambiando el soluto a otro que se vea mejor por el color o para mostrar cómo diferentes solutos tienen diferentes solubilidades en un mismo disolvente, en este caso, agua.

Permite quitar disolución y añadir o evaporar disolvente, lo que también puede relacionarse con contenidos sobre procesos de separación de sustancias, en este caso, la evaporación.

También dispone de un medidor de la concentración, que da cuenta de cómo varía en función de si añadimos soluto o disolvente, si evaporamos disolvente o cómo se mantiene constante si eliminamos disolución.

Como apunte, la concentración se muestra en molaridad, concepto que se recomienda sea introducido en 4º de E.S.O., independientemente de si se introduce o no antes, la herramienta es útil igualmente, mencionando que la magnitud presentada es una medida de la concentración. Esta simulación puede dar mucho más juego si se introduce el concepto de mol y la concentración dada en molaridad, que de todas maneras puede darse en 4º de E.S.O. y volver a esta simulación, que puede ser ya conocida por el alumnado, para sacarle un mayor partido.

Es una manera visual e interactiva de acercarse a estos conceptos, a la que el alumnado puede acceder desde sus casas o puntos de conexión a internet.

Contenidos curriculares:

Física y Química (2º de E.S.O.)

Bloque 2. La meteria.

- Sustancias puras y mezclas. - Métodos de separación de mezclas.

Física y Química (3º de E.S.O. )

Bloque 2. La meteria.

- Sustancias puras y mezclas. - Mezclas de especial interés: disoluciones acuosas, aleaciones y coloides.

Física y Química (4º de E.S.O.)

Bloque 3. Los cambios.

- Cantidad de sustancia: el mol. - Concentración molar.

TRABAJO NO PRESENCIAL

Se podría plantear a través de Microsoft Teams una metodología de gamificación análoga a la expuesta en el post sobre Avogadro de este mismo blog.

Para refrescar conocimientos relacionados con la saturación de las disoluciones, como la solubilidad, e incorporarlos a nuevos conceptos, como la concentración molar, se les presentará esta simulación y se les pedirá que la empleen para saturar virtualmente las disoluciones acuosas de algunos de los solutos disponibles. Se les pedirá que, mediante factores de conversión, pasen esa concentración molar a g/mL, que es la unidad en la que suelen expresase las solubilidades. La dinámica es la misma: levantan la mano, lo anuncian en el chat, se comprueba si la respuesta es correcta y si no lo es hay rebote.

Después, se pedirá al alumnado que busque en Wikipedia o en alguna otra web con contendio fiable (se entiende como fiable el contenido de Wikipedia para el propósito de esta actividad) sobre datos fisicoquímicos de distintos compuestos para comprobar la veracidad de sus cálculos.

Si en algún momento, algune alumne busca el dato en internet y lo da, le docente se puede dar cuenta fácilmente y preguntar cómo se ha efectuado el cálculo. Si esta situación surge (y es previsible que lo haga), se puede pasar a pedir que se dé el dato con todas las cifras significativas que dé la calculadora (si se sospecha que han sido inventadas, siempre puede volver a pedir una explicación detallada del cálculo o pedirles que empleen una calculadora virtual, para que los resultados sean homogéneos.

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Avogadro

*No presencial*

El software Avogadro es un editor molecular. Es un programa de software libre de licencia GNU y está disponible para Windows, Linux y macOS.

Se puede utilizar para visualizar en 3D geometrías moleculares.

(Química, 2º Bachillerato)

Veamos un ejemplo con la molécula de ácido sulfúrico: H₂SO₄.

Primero se selecciona el elemento que queramos modelizar, en nuestro caso azufre (sulfur) y oxígeno (oxigen). Cada elemento viene indicado con su número atómico. Marcando la opción “ajustar hidrógenos” (Adjust Hydrogens), se saturará de hidrógeno una molécula con el elemento que pintemos. Otra opción es no marcar esta opción y ajustarlos cuando ya hayamos terminado.

A continuación, basándonos en la estructura de Lewis, conocida previamente, unimos los átomos seleccionando el orden de enlace (Bond Order) deseado. En nuestro caso serán dos enlaces simples (Single) y dos dobles (Double). Los hidrógenos ya han sido reajustados automáticamente y ya tenemos los átomos exactos de nuestra molécula.

Por último, optimizamos automáticamente la geometría molecular y, en poco tiempo, obtenemos la estructura del ácido sulfúrico, donde se aprecia la geometría tetraédrica del anión sulfato, que podemos modelizar rápidamente eliminando los hidrógenos.

Una vez optimizada la geometría de la molécula, ésta se puede rotar para verla desde distintas posiciones, lo que ayuda a visualizar moléculas que no podemos dibujar en 3D sobre una pizarra, con un software que el alumnado puede utilizar en su casa, sin necesidad de caros modelos moleculares.

Dato curioso: En Química Computacional se emplean sofisticados softwares para optimizar geometrías moleculares, una necesidad cotidiana del químico computacional, que después puede estudiar multitud de propiedades, incluso de moléculas que no se hayan estudiado antes. Avogadro suele ser un buen punto de partida para darle al programa una primera aproximación a la geometría óptima, pero para nosotros es más que suficiente para estudiar la geometría de moléculas sencillas.

Puede descargarse gratuitamente en este enlace.

Contenidos curriculares:

Química (2º de Bachillerato)

Bloque 2. Origen y evolución de los componentes del universo.

- Enlace covalente. Geometría y polaridad de las moléculas. Parámetros moleculares.

(Además de este contenido específico, esta herramienta puede ser últil para tratar otros contenidos relacionados, dentro de este mismo bloque y asignatura y en distintos contenidos correspondientes a la química dentro de la asginatura de Física y Química, a lo largo de la E.S.O. y especialmente en Bachillerato).

TRABAJO NO PRESENCIAL

En una clase en un entorno como Miscroft Teams, puede plantearse una propuesta de gamificación (valorando la conveniencio o no de que los resultados cuenten para la nota, entendiéndose que puede o no considerarse gamificación como tal).

Para poner en práctica las capacidades de formulación y nomenclatura adquiridas en cursos anteriores de Física y Química y afianzadas en la Química de 2º de Bachillerato, después de haber explicado el funcionamiento de Avogadro y de que lo hayan instalado (es un software accesible y que no ocupa mucho espacio en el disco duro), se puede proponer al alumnado el nombre de varias moléculas y dejarles tiempo para que la modelicen. Según vayan obteniendo resultados levantarán la mano en Teams, además de poner su nombre en el chat; de esta manera el docente podrá establecer un orden de participación. Se pedirá entonces a la primera persona que tenga el resultado que comparta pantalla (si no es posible bastaría un pantallazo) para verificar que la molécula modelizada es la correcta. Si no lo es, se pasaría al siguiente en la lista. Además de la correcta modelización de la molécula o ión, se pedirá que diga qué nombre recibe esa geometría molecular, que es parte de los contenidos curriculares tratados. Si no es el correcto, también se pasa a la siguiente persona de la lista.

De esta manera se puede establecer un sistema de puntos en función de si la respuesta es total o parcialmente correcta o si ha sido dada en un rebote.

Además, con esta metodología es el alumnado quien va modelizando los ejemplos concretos de las categorías de geometría molecular, a partir de sus propios conocimientos de formulación y nomenclatura y en un contexto de gamificación, con una herramienta que pueden explorar cuanto quieran en sus casas; lo que dista de la clásica presentación de ejemplos con moléculas o iones que aparecen en 2D impresos en el libro de texto o con ir pasando a cada alumne, une por une, un modelo molecular previamente montado por le docente.

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Blogs de tumblr.

La utilización de tumblr como plataforma de microblogging para presentar esta caja de herramientas también tiene el sentido de que es una plataforma donde existen blogs de divulgación científica, que se pueden recomendar al alumnado o de los que se puede obtener algún elemento para tratar en clase, complementar algún contenido o generar curiosidad. Se listan a continuación algunos de ellos.

Es cierto que todos ellos están en inglés, pero si suscitan el suficiente interés siempre puede suponer una carga motivacional para practicar el idioma, preguntar a le docente o algún familiar o para tratar específicamente en clase algún contenido de los blogs, ya sea en un grupo bilingüe o haciendo una traducción del texto.

Destacaré tres de ellos y su relación con contenidos curriculares:

https://compoundchem.tumblr.com/

En este blog se publican infografías con los compuestos químicos detrás de elementos cotidianos, en ocasiones con temáticas concretas, por ejemplo, un calendario de adviento con infografías de temática navideña, como una sobre la hiedra común y el acebo americano, donde explican, por ejemplo, que las bayas del acebo contienen teobromina, alcaloide también presente en el chocolate.

Química (2º de Bachiller)

Bloque 4. Síntesis orgánica y nuevos materiales.

- Principales compuestos orgánicos de interés biológico e industrial: materiales polímeros y medicamentos.

https://kcd-elements.tumblr.com/

La artista que lleva este blog tiene publicado en él diferentes ilustraciones de su interpretación artística de cada uno de los elementos de la tabla períodica, basada en algún dato curioso sobre la química del elemento o su etimología. Supone un contenido curioso, interesante y creativo como toma de contacto con la tabla períodica y sus elementos.

Física y Química (2º y 3º de E.S.O.)

Bloque 2. La materia.

- El sistema periódico de los elementos.

Física y Química (4º de E.S.O.)

Bloque 2. La materia.

- Sistema periódico y configuración electrónica.

https://scientific-women.tumblr.com/

En este blog se comparten diferentes posts sobre mujeres científicas en contextos históricos, de actualidad, o de la situación de las mujeres en el ámbito científico.

En la metodología didáctica propuesta para la asignatura de Física y Química a lo largo de la Educación Secundaria Obligatoria, se lista como objetvio:

- Reconocer el carácter de la Física y de la Química como actividad en permanente proceso de construcción así como sus aportaciones al  pensamiento humano a lo largo de la historia, apreciando los grandes debates superadores de dogmatismos y así dejar atrás los estereotipos, prejuicios y discriminaciones que por razón de sexo, origen social o creencia han  dificultado el acceso al conocimiento científico a diversos colectivos, especialmente las mujeres, en otras etapas de la historia.

Lo cual sólo tiene concreción curricular en un indicador de logro de 3º de E.S.O.:

- Reconocer la importancia de Marie Curie en el conocimiento de la radiactividad como ejemplo de la contribución de la mujer al desarrollo de la ciencia.

Parece importante recalcar que hay más mujeres en la historia y el presente de la Física y la Química además de Marie Curie.

https://scishow.tumblr.com/

Blog de un canal de YouTube con contenido de divulgación científica.

https://gifsofprocesses.tumblr.com/

Blog que publica gifs de procesos químicos, físicos, industriales, etc., como por ejemplo éste del punto triple del agua.

https://nasa.tumblr.com/

Blog de la NASA.

https://princetonchem.tumblr.com/

Blog del departamento de Química de la universidad de Princeton.

http://thecraftychemist.tumblr.com/

Blog con posts de divulgación científica.

https://scienceshenanigans.tumblr.com/

Fundamentalmente memes de humor relacionados con diversos campos científicos.

https://youreallyshouldbestudying.tumblr.com/

En una nota menos relacionada, este blog tiene algunos recursos para evitar la procastinación, además de muchos memes con el tema central “deberías estar estudiando”.

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Disclaimer

La plataforma escogida para esta caja de herramientas es tumblr, ya que como plataforma de microblogging supone una herramienta interesante para acceder contenidos de todo tipo, en particular relacionados con la divulgación científica y puede resultar una herramienta que puede resultar atractiva al alumnado, últil incluso para llevar a cabo proyectos en las distinas asignaturas de la rama de Física y Química, incluso proyectos multidisciplinares.

Los contenidos curriculares citados en las diferentes publicaciones pueden ser revisados en los correspondientes documentos relativos a los currículos de Educación Secuandaria Obligatoria [currículum E.S.O. Asturias] y bachillerato [currículum Bachillerato Asturias].