Continuamente ocurren en nuestro medio transformaciones, unas de ellas
las reacciones de oxidación-reducción constituyen parte importante de nuestras
vidas.
¿Cómo sería nuestra vida sin pilas, sin baterías para los automóviles?,
¿y sin energía ?
En nuestro cuerpo, en este instante, están ocurriendo reacciones redox,
ejemplo de ellas es la respiración, o más en concreto, la oxigenación de la
sangre en los pulmones, la combustión de los nutrientes en las células, etc.
Para el estudio de las reacciones redox te proponemos los puntos
siguientes:
1. Recordando que las Sustancias que forman los materiales sufren
cambios.
Pretendemos en este apartado detectar los conocimientos que sobre las
propiedades de las sustancias tienen los y las estudiantes y los cambios que
éstas sufren. Así mismo diferenciar entre los cambios que pueden ocurrir.
2. Revisando qué es y cómo se presenta una Reacción Química.
Se realizarán actividades a partir de las cuales se observen procesos en
que se evidencien cambios en la naturaleza de las sustancias participantes. Se
busca poner en contradicción la idea de que sólo ocurre cambio químico cuando
éste resulta espectacular y llamativo.
De igual manera enfatizamos en la identificación de los cambios químicos
para reforzar los aprendizajes logrados en el estudio de la unidad anterior.
3. Reacciones Químicas de Particular Interés: los Procesos de Oxidación
y Reducción
Se abordarán situaciones que permitirán establecer diferencias entre una
reacción química y otra, y reconocer las reacciones redox que de tanto interés
resultan.
En investigaciones realizadas en diferentes fuentes bibliográficas nos
percatarnos de la persistencia en la asociación de las reacciones de oxidación
con las reacciones del oxígeno y otras sustancias, en pocas ocasiones se tratan
las reacciones de oxidación-reducción como procesos donde ocurre transferencia
de electrones. A pesar de esto, solo se hará una aproximación a un concepto de
reacciones redox, esto debido al desarrollo cognitivo del alumnado a esta edad.
En este apartado se hace uso del número de oxidación y la variación de éste en
cualquiera de los átomos que intervienen en la reacción.
Así mismo en este apartado se plantearán situaciones destinadas a
identificar reacciones redox de ocurrencia en el medio ambiente.
4. Una primera aproximación a un concepto de Reacciones de
Oxidación-Reducción.
En este apartado se relacionarán diferentes reacciones químicas en las
que participa el oxígeno, con el propósito de lograr una primera aproximación a
un concepto sobre reacciones redox, esto basado en la edad de los y las
estudiantes en este grado. De igual manera se iniciará el manejo de número de
oxidación con la finalidad de iniciarlos en el manejo del concepto sin tocar
intercambio de electrones, sí se tratará en grados superiores.
5. Me interesan las reacciones redox.
Se plantearán situaciones cotidianas donde se presenten aplicaciones de
las reacciones oxidación-reducción.
- ¿Cuáles aplicaciones
plantean problemas de contaminación ambiental?
- ¿Qué podemos hacer?
- ¿Puedes presentar
alternativas?
- ¿Hasta dónde puedo
comprometerme?
"Comprender de manera significativa las ideas básicas producto del
consenso de la comunidad científica, sobre las reacciones oxidación-reducción y
aplicarlas en la explicación a situaciones cotidianas.
"Planificar y realizar en grupos experiencias sencillas, valorando
las aportaciones propias y ajenas mostrando una actitud de cooperación.
"Elaborar informes sobre las actividades de investigación
realizadas y resolución de problemas al contrastar y evaluar la información
para desarrollar criterios personales sobre los contenidos científicos.
"Utilizar los conocimientos sobre las aplicaciones de las
reacciones oxidación-reducción, discernir entre aquellas que pueden ser
contaminantes presentando alternativas de soluciones.
1. Los contenidos se presentan a partir de un mapa conceptual
partiendo de los cambios que sufren las sustancias que forman los materiales
hasta llegar al tema que nos ocupa, reacciones redox.
En la selección de los contenidos se ha tenido en cuenta el interés en
las interacciones Ciencia, Tecnología y Sociedad.
correspondientes
a digestiones convencionales (donde digestores ácidos fuertes disuelven la
mayor parte de la matriz química del suelo), cuyas anomalías, más amplias,
envuelven a las primeras. Las condiciones en que se producen estas anomalías
revelan una gran movilidad (rapidez) de los iones metálicos, de ahí, también,
su denominación como iones metálicos móviles rápidos. En la técnica MMI (Mann,
2005), las observaciones empíricas sugieren que las anomalías se localizan,
preferentemente, en un intervalo entre 10 y 25 cm debajo de la interfase del
suelo (debajo de la capa orgánica), sin importar a cual horizonte corresponde
esta profundidad, comprendiendo elementos contenidos en la mena que se
localizan directamente sobre la fuente de mineralización. Experimentos de
laboratorio sugieren que el ascenso capilar y la evaporación juegan un
importante papel en la determinación de la posición de emplazamiento de los iones
metálicos en el perfil del suelo: la zona de transpiración de raíces participa,
también, en la deposición/adsorción del soluto dentro de la zona de
evapo-transpiración. Los efectos de percolación de aguas de lluvia, así como
las fuerzas ascendentes de naturaleza capilar, son considerados en un modelo el
cual explica varios de los rasgos del emplazamiento de los iones metálicos en
los suelos. El modelaje de laboratorio sugiere, también, que la convección,
probablemente debida al calor producido por la oxidación de la ocurrencia
mineral puede, en algunos casos, proporcionar un mecanismo para el ascenso
rápido de los iones por debajo del nivel freático. Otra fuente alternativa de
ascenso puede ser, iones metálicos transportados hidromórficamente a partir de
los procesos de intemperismo. Las investigaciones sobre esta técnica se han
enfocado, principalmente, hacia los mecanismos de formación de las anomalías
(mecanismos de transporte y deposición de los iones metálicos), y son
consideradas un ejercicio de ciencia fundamental. La principal incertidumbre en
las técnicas de Extracción Selectiva (Smee, 2003), es la falta de una sólida
comprensión de los procesos de transporte geoquímico que pudiera conducir a
patrones de elementos interpretables. Esta comprensión es crítica para producir
resultados predictivos a partir de un objetivo mineralizado particular.
Adicionalmente, sin este conocimiento no es posible seleccionar el método más
apropiado de Extracción Selectiva para cada ambiente geológico y climático, o escoger
el método de interpretación más revelador. Así, de acuerdo con Hamilton (2000),
los procesos de transporte resultantes a partir del intemperismo químico de la
mineralización involucra la dispersión de elementos bajo gradientes de uno u
otro tipo, incluyendo, químico, de temperatura, piezométrico (ambos, gaseoso y
acuoso) y electroquímicos. Estos mecanismos han sido invocados como componentes
de los numerosos conceptos de transporte y dispersión que han sido utilizados
por los investigadores para explicar las anomalías geoquímicas en suelos sobre
la mineralización. Los modelos usados pueden ser agrupados en aquellos que
descansan en: 1) la difusión; 2) el transporte advectivo de aguas subterráneas;
3) el transporte gaseoso y; 4) el transporte electroquímico. Combinaciones de
estos son, también, posibles. Según Kelley (2004), se incorpora a los tipos
citados, además, el transporte facilitado por procesos biológicos. De los
referidos mecanismos, uno de los más relevantes y concurridos, en especial,
para explicar la dispersión en ambientes con una potente cubierta joven exótica
(transportada), es el transporte electroquímico, del cual se considera su
mecanismo primario. Éste se piensa que puede operar, también, en otros
ambientes, pero su predominio como mecanismo de transporte es menos cierto.
Aunque los modelos de transporte electroquímico presentados en la literatura
entran algunas veces en conflicto, la mayoría están basados en el mismo
principio: La conducción de electrones hacia arriba, a lo largo de la
mineralización, a partir de áreas profundas químicamente más reducidas resulta
en gradientes electroquímicos anómalos en la roca huésped circundante y en la
cubierta sobreyacente; el movimiento de masa y carga en la forma de iones
resulta en el desarrollo de anomalías geoquímicas en el recubrimiento. Por sus
semejanzas con las posiciones empírico-teóricas del desarrollo del Complejo
Redox, se describe brevemente, a continuación, la esencia del modelo
electroquímico desarrollado por Hamilton (2000, 2004) En el momento de la
deposición del recubrimiento (cubierta exótica), se establece un fuerte
gradiente redox vertical justo encima del conductor (cuerpo mineral) reducido
en la roca madre y la superficie oxidante, a lo largo del cual los iones tienen
una tendencia a moverse.
Después de identificar en tu medio reacciones de oxidación-reducción, agentes oxidantes y reductores, vamos a conceptualizar con lo que podemos llamar una primera aproximación de las reacciones de oxidación-reducción.
¿ Qué tienen en común la oxidación de una verja y la combustión del butano?
- Con esta actividad se pretende que el alumnado logre identificar un elemento común en ambas reacciones, el oxígeno. Originalmente el término oxidación se utilizaba para indicar la combinación de metales y no metales con el oxígeno y el término reducción para indicar que el oxígeno había sido separado de un compuesto. Hoy en día se acepta como un proceso en el que hay perdida total o parcial en el control de los electrones de enlace. Pero este nivel de profundización es inadecuado para los alumnos de estas edades y se dejaría para futuros cursos.
¿Por qué deben interesarme las reacciones de oxidación-reducción?
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