Es importantísimo que todo hombre de ciencia tenga valores morales, en defensa siempre del bien común y no de sus propios beneficios económicos y que se sienta responsable del uso de sus descubrimientos.

Para fomentar esta crítica y la reflexión  se propone este pryecto.

Objetivo general:

• Reconocer la repercusión de los descubrimientos científicos sobre la sociedad.
• Reconocer las influencias políticas y económicas sobre los avances científicos y su aplicación.
• Reconocer la importancia de una ética en las directrices a seguir por los científicos en el desarrollo de su trabajo, siempre dirigida hacia el bien común.
• Inculcar en los alumnos, futuros científicos, valores obligatorios para todo hombre de ciencia: universalismo, propiedad de toda la humanidad y carácter público.

Cómo hacerlo

Forma parte del laboratorio de las asignaturas de física y química de 2º de bachillerato. Se llevará a cabo entre los meses de octubre y marzo. El 1 de abril se entregará la memoria del trabajo ( mas de 15 folios a 2 caras ). Se expondrá en las horas de laboratorio del mes de abril, en sesiones de 20-25 minutos en los que todos los componentes del grupo deberán exponer.

Los alumnos se distribuirán en grupos de unos 5.
Elegirán un tema para trabajar: energía nuclear ( aplicaciones en la medicina, como fuente de energía… pero contaminante y utilizado en armamento nuclear ),  el petróleo ( fuente de energía, materia prima de hidrocarburos… pero muy contaminante y responsable de desastres ecológicos).

La memoria deberá constar de:

• Descripción del tema: introducción teórica
• Usos: favorables y desfavorables a la sociedad
• Conclusión crítica: es el punto fundamental del trabajo. En este punto, los alumnos deberán tomar partido, de forma argumentada, de si están a favor o en contra del uso del descubrimiento científico y si no están de acuerdo, deberán proporcionar vías alternativas.

Debemos entender que, cada uno, a nuestro nivel, somos responsables de mantener el mundo que se nos ha dejado y garantizar que llegará en buen estado a los que vienen detrás.

El objetivo de la siguiente práctica es conocer la velocidad inicial en un tiro horizontal, conocido el alcance.

Instrumentos

• Plano inclinado
• Mesa
• Papel de calco
• Esfera maciza
• Regla

Procedimiento

El montaje de la práctica será el siguiente: situaremos sobre la mesa el plano inclinado, con el extremo inferior a unos 10cm del borde de la mesa. La inclinación del plano será de 60º.

Lanzaremos una primera vez la bola, para detectar la región de caída y situaremos allí el papel de calco, de manera que cuando la bola impacte sobre el papel, quede reflejado el punto exacto en el suelo.

Mediremos el alcance con la regla y haremos los cálculos oportunos.

Conclusiones

Realizaremos también los cálculos de velocidad desde el punto de vista teórico. Comparamos los resultados ¿ Qué puedes decir al respecto ?

Una reacción química no es solo importante por los productos que se obtienen, sino también por el intercambio de energía que se lleva a cabo con el entorno. Hablamos pues de reacciones exotérmicas y endotérmicas. Esto nos habla también de la estabilidad de reactivos y productos: cuanto mayor cantidad de energía se desprende, mas estable son los reactivos frente a los productos.

El objetivo de esta práctica es medir la entalpía de la reacción de combustión del etanol a presión constante.

Instrumentos

• Recipiente resistente al calor
• Mechero
• Termómetro
• 100mL de alcohol etílico
• 250mL de agua líquida

Procedimiento

Quemaremos el alcohol etílico. El calor desprendido en la reacción será utilizado para calentar el agua líquida, en la que habremos introducido un termómetro. Conocido el calor específico del agua ( mirad en tablas ), la densidad del agua y el aumento de temperatura, podremos calcular el calor de combustión del etanol y a partir de él la entalpía molar de combustión.

Conclusiones

¿Cómo podríamos mejorar el procedimiento?

¿Hay pérdidas?

¿Puedes calcular la variación de energía interna de la reacción a partir de los datos obtenidos?

Una saponificación es la reacción de un ácido graso con una base para dar lugar a una sal de ácido graso: un jabón. Es un proceso de esterificación en medio básico.

Objetivo

Fabricar jabón a partir de aceite de oliva y sosa

Instrumentos

Mechero
Recipiente que soporte el calor
agua
aceite de oliva
sosa
sal
perfume ( si se quiere )

paleta para remover

Procedimiento

• Preparamos una disolución de sosa ( 100g de sosa en 200mL de agua + 50g de sal)
• mezclamos 250g de aceite con la disolución anterior mientras calentamos y movemos continuamente durante, aproximadamente 2 horas.

Conclusiones

¿Qué pH tiene el jabón?¿Qué ha pasado con la sosa?
¿Es una reacción exotérmica o endotérmica?

Siempre que un cuerpo se mueve sobre otro cuerpo existe un rozamiento entre las superficies en contacto que se opone al movimiento. Aparece entonces una fuerza en la dirección del movimiento pero de sentido contrario cuyo módulo depende de un coeficiente que se llama coeficiente de rozamiento y cuyo valor depende de la naturaleza de las superficies en contacto.

Existe un coeficiente de rozamiento estático ( antes de iniciarse el movimiento ) y un coeficiente de rozamiento dinámico ( una vez se ha iniciado el movimiento.

Objetivo

En esta práctica vamos a medir el coeficiente de rozamiento entre diferentes superficies utilizando un plano inclinado.

Instrumentos

Plano inclinado

Regla

Bloque de madera con las caras tapizadas por diferentes tipos de superficies

Procedimiento

Situaremos el bloque de madera sobre el plano inclinado en contacto por una de las caras tapizadas. Poco a poco, iremos levantando el plano inclinado. Llega un momento en que el bloque se pone en movimiento.

Justo un instante antes, el sistema se encontraba en equilibrio, la fuerza neta debía ser nula y, por lo tanto Frozamiento=Px. Si medimos el ángulo que forma el plano inclinado con la horizontal, podremos conocer el coeficiente de rozamiento.

Conclusiones

¿Qué coeficiente de rozamiento hemos medido: estático o dinámico?

¿Qué conclusiones puedes sacar acerca del rozamiento entre las diferentes superficies?

El objetivo de la siguiente práctica será realizar una volumetría. Una volumetría es una reacción ácido-base en la que disponemos de una sustancia ( ácido o base ) de concentración conocida y queremos calcular la concentración de un cierto volumen de otra sustancia ( base o ácido ). Para ello utilizaremos un indicador.

Un indicador es un ácido o base débil que, en muy pequeña cantidad, permite determinar el punto de neutralización debido a la importante diferencia de color entre la forma disociada y la forma sin disociar.

Instrumentos

• balanza electrónica
• vasos milimetrados
• pipeta milimetrada
• varilla para remover
• disolución ácida de pH desconocido ( la que preparamos en la práctica anterior )
• disólución básica preparada con hidróxido de sodio 0,05M ( la prepararemos con el material del laboratorio )

Procedimiento

• Preparamos 0,5L de disolución de hidróxido de sodio 0,05M. Para ello pesaremos 0,05moles de hidróxido de sodio en la balanza electrónica , añadiremos agua destilada hasta 0,5L y comprobaremos que se disuelve totalmente (para facilitar la disolución podemos pulverizar el hidróxido de sodio y, si fuera necesario, calentar)
• Echamos en un recipiente 100mL de disolución de hidróxido de sodio.
• Añadimos un indicador ( cualquiera de los que hay en el laboratorio: fenolftaleina, anaranjado de metilo, azul de metileno… ) Observamos el color.
• Con la pipeta cogemos 10mL de disolución de ácido de concentración desconocida y vamos echando sobre la de hidróxido de sodio, poco a poco y removiendo. Seguimos realizando esta operación hasta que se produzca el cambio de color de la disolución, momento en el que se habrá producido la neutralización.
• Apuntamos el volumen de ácido utilizado y por la estequiometría de la reacción, calculamos los moles de ácido que han reaccionado.
• Con los moles y el volumen de ácido, calculamos la concentración del ácido.

Conclusiones

¿Cómo funciona el indicador?¿No afecta al pH el hecho de que añadamos un indicador?¿Por qué?

El objetivo de la siguiente práctica es preparar un cierto volumen de disolución diluida a partir de otra más concentrada que encontraremos en el laboratorio.

Una disolución es una mezcla homogénea que consta de un disolvente ( en nuestro caso, agua ) y de un soluto ( en nuestro caso ácido clorhídrico ).

Prepararemos 200mL de disolución 0,1M de ácido clorhídrico, a partir del material de que se dispone en el laboratorio.

Instrumentos

• Balanza electrónica
• Vasos milimetrados
• Varillas para remover
• Pipeta milimetrada
• Agua destilada
• Ácido clorhídrico concentrado ( en la etiqueta del ácido viene expresada su concentración en tanto por ciento en masa y su densidad )

Procedimiento

El primer paso será realizar los cálculos necesarios para obtener el volumen de disolución concentrada de ácido clorhídrico y el volumen de agua destilada necesarios para preparar nuestros 200mL de disolución 0,01M, tal y como hacíamos teóricamente en el curso anterior:

• calculamos moles de soluto en 200mL de disolución 0,01M
• pasamos a gramos y vemos en qué masa de disolución concentrada hay esos gramos de soluto
• utilizando la densidad, convertimos masa de disolución en volumen de disolución.
• enrasamos con agua hasta un volumen total de 200mL

NOTA: con los ácidos fuertes concentrados, como es el caso del ácido clorhídrico, es necesario proceder con precaución. Nunca se vierte agua sobre el ácido. El modo de proceder es el siguiente: se echa un poco de agua, sobre ese agua se echa el ácido y luego se enrasa hasta el volumen total. De este modo se evitan salpicaduras del ácido y posibles quemaduras.

Conclusiones

En el laboratorio disponemos de papel indicador de pH y de pH-metros. Podemos comprobar el pH de la disolución resultante y ver si se corresponde con el de una disolución 0,1M de ácido fuerte.

Reservaremos dicha disolución para llevar a cabo una neutralización en una práctica posterior.

Un dinamómetro es un instrumento que, utilizando un muelle, nos permite medir la masa de un cuerpo. Si colgamos una masa de un muelle, este se estira hasta que se alcanza el equilibrio, momento en el que la fuerza restauradora del muelle se iguala con la fuerza peso de la masa que hemos colgado.

En el equilibrio ∑F=0 → Felastica – Peso = 0 → Kx-mg=0

Si conocemos K, constante recuperadora del muelle y medimos x, elongación ( lo que se ha estirado el muelle ), podremos conocer m, puesto que g = 9,8 m/s².

Instrumentos

• 1 muelle
• 1 balanza electrónica
• varias masas
• una regla

Procedimiento

El primer paso será calcular la constante recuperadora del muelle, K, utilizando las masas que tenemos a nuestra disposición. Pesaremos en la balanza cada una de las masas y luego mediremos con la regla cuánto se estira el muelle cuando colgamos cada una de esas masas, teniendo en cuenta no utilizar masas que superen el límite de elasticidad del muelle. Con m y x, obtendremos distintos valores de K, con los que obtendremos una media del valor de K.

Este valor de K nos permitirá dibujar nuestro dinamómetro, de modo que colgado cualquier otro cuerpo de masa desconocida, nuestro dibujo nos permita conocer su masa.

Conclusiones

¿Podría medir cualquier masa utilizando cualquier muelle?
¿Me valdría igual mi dinamómetro en la Tierra que en la Luna?

En esta práctica mediremos la densidad de dos sólidos.

• una canica ( sólido regular )
• una piedra ( sólido irregular )

La densidad se define como masa por unidad de volumen. Obtendremos la densidad como medida indirecta a través de la masa, que mediremos con una balanza electrónica y del volumen, que mediremos por diferentes métodos.

Objetivo

El objetivo de esta práctica es familiarizarnos con el trabajo en el laboratorio y con la propagación de errores en el cálculo de medidas indirectas. Cada medición se realizará varias veces para tratar de minimizar los errores y los resultados se darán en unidades fundamentales del sistema internacional. Lo fundamental de una práctica es el análisis de los resultados y las conclusiones que se obtienen de dicho análisis. Tan importante como el resultado numérico, es ser consciente de los errores que hemos cometido, que en buena parte, dependen de la precisión de los aparatos de medida.

Herramientas

• Balanza electrónica ( indicar su precisión )
• Calímetro ( indicar su precisión )
• Vasos
• Agua
• canica
• piedra

Procedimiento

Densidad de la canica

Mediremos la masa utilizando la balanza.

Para medir el volumen, tendremos en cuenta que se trata de una esfera y que es un cuerpo esférico. Con el calímetro, mediremos el diámetro de la esfera y a partir de éste, calcularemos el volumen.

Densidad de una piedra

Mediremos la masa de la piedra utilizando la balanza

Para medir el volumen, utilizaremos el principio de Arquímedes, que dice que “El volumen de un cuerpo es igual al volumen de agua que desaloja”. Llenaremos un recipiente hasta arriba. Introduciremos en él la piedra y recogeremos en otro recipiente el agua que rebosa. Pesamos el agua desalojada. Puesto que la densidad del agua es 1g/cm³, a partir de la masa de agua, podremos conocer el volumen de agua desalojado y por lo tanto, el volumen de la piedra.

Conclusiones

¿Son razonables los valores de densidad obtenidos para sólidos?
¿Qué método te parece más preciso?
¿Qué errores hemos podido cometer?

• El alumno deberá estudiar previamente el experimento a efectuar, con el propósito de comprender su objetivo, los principios en que se fundamenta y el procedimiento a seguir.
• Observará con atención la demostración del experimento que efectúe el profesor, así como las instrucciones especiales que le sean dadas, tomando las notas que estime necesarias.
• Tras la realización de la práctica, se presentará una MEMORIA donde se detallarán:      
  •  
    • Principios en que se fundamenta. Breve introducción teórica
    • Procedimiento seguido para realizar la práctica
    • Mediciones realizadas
    • Resultados obtenidos
    • Análisis y justificación de los resultados. 

NOTA: Tras la realización de cada práctica, el laboratorio deberá quedar recogido y en perfecto orden