miércoles, 13 de julio de 2016

¡YA ESTÁ AQUÍ PROFUNDIZA 2016!


¡Pues eso! Que un año más el IES Isaac Albéniz ha participado en el Programa Profundiza, en su edición de 2016.

Este año son algunos de los alumnos de 4º de ESO de la asignatura de Física y Química los que se han atrevido a cacharrear en el laboratorio estudiando cómo cristalizan determinadas sales y haciendo crecer cristales.

Como resultado de los meses de trabajo, han redactado una memoria de investigación en la que describen todo el proceso seguido. Os la reproducimos a continuación para que podáis disfrutar con ella. Ha sido muy interesante su elaboración pues los jóvenes científicos (los "Cientifiquillos al poder", como ellos mismos se bautizaron) han estado trabajando en un documento compartido, alojado en Google Drive. En él, mediante un código de colores que los distingue, cada uno ha ido haciendo su aportación. Ventaja: trabajan "en grupo" pero sin tener que quedar físicamente en el mismo lugar, cada uno está delante de su ordenador cuando quiere o puede. Otra ventaja es que este sistema les permite interactuar en tiempo real si están conectadas varias personas simultáneamente (y al profe también, claro) mediante un sistema de notas que aparecen al margen del texto y un chat. Aquí os ponemos un enlace para visualizar un ejemplo de lo dicho:


Con ambas herramientas hacen sugerencias, plantean y resuelven dudas, comentan o se corrigen unos a otros. Ha llegado un momento en que lo hacían con tanta autonomía que el profesor los ha dejado trabajar y supervisarse entre ellos. A éste también le permite valorar cuantitativamente el grado de intervención de cada alumno en el trabajo común: simplemente analizando la frecuencia con la que aparecen fragmentos de cada color se puede hacer un seguimiento de qué alumnos son los más activos y cuáles menos.

Los chicos han estado muy motivados con el trabajo en todo momento precisamente por el grado de interacción que han tenido entre ellos. En cuanto a sus destrezas en el laboratorio, sólo os recomendamos que leáis sus valoraciones personales al final de la memoria. Ha sido impresionante trabajar no con Cientifiquillos, sino con estos "Cientificazos".

En fin, creemos que, además de la competencia en ciencia y tecnología, han trabajado sus competencias lingüística, de sentido de iniciativa y espíritu emprendedor, de aprender a aprender y, por supuesto, la digital.

Os dejamos a continuación el enlace a la memoria ya con su aspecto final, una vez formateada y con imágenes insertadas. Esperamos que os guste.


¡FELIZ VERANO!

martes, 21 de julio de 2015

ÚLTIMAS SESIONES DE PROFUNDIZA 2015

En la quinta sesión hemos intentado dar un paso más y obtener jabones con aromas y colores. Los alumnos han usado varios colorantes alimentarios (azul, amarillo y rojo) y han traído aromas tales como canela, aromas de cítricos y otros.

Con la receta base optimizada en las sesiones anteriores procedimos a obtener nuevos jabones con los aromas y colores que ellos eligieron. Lo pasaron bien haciendo un poco de “potajeo” químico: se dedicaron a mezclar los tintes para conseguir colores vistosos pero al final siempre acabábamos en jabones de color rosa:

Éste lo obtuvieron Marina Barrajón y Ana  


Los que agregaron canela como aromatizante (se atrevieron Jesús y Juan) obtuvieron jabones en tonos marrón o caramelo.

¡Olía bastante bien!


Observando el color de las dos fases durante la elaboración del jabón, se vio que en algunos casos se teñía más intensamente la fase acuosa (sobre todo con los colorantes alimentarios) mientras que en el caso de la canela era la fase oleosa la que adquiría mayor intensidad de color. A la vista de estas evidencias, los alumnos concluyeron (con algo de ayuda) que el teñido de los jabones funcionaría mejor con colorantes que se mezclasen bien con la grasa más que con el agua. Una posibilidad que proponemos para investigar en otra ocasión es la de añadir los aditivos en una fase diferente de la fabricación: consultada la bibliografía, nuestros científicos han averiguado que parece más adecuado hacer esa adición una vez que ya se ha producido la saponificación y antes de dejar secar y moldear los jabones.

En cuanto a los aromas, los cítricos y el de canela funcionaron bien. Dejamos los jabones obtenidos filtrando del exceso de líquido de reacción hasta la sesión siguiente.


Al comenzar la sexta sesión hicimos una revisión del aspecto y características de los jabones coloreados: se observó su color y su olor. Algunos alumnos hicieron una prueba con su jabón y se lavaron las manos con él para ver si dejaba aroma en la piel. La huella aromática era muy tenue. Lo que sí observamos es que los colorantes alimentarios teñían ligeramente la piel y no se iba el color fácilmente con el agua. La conclusión fue que los jabones comerciales debían incorporar en su formulación otro tipo de tintes, así como aromas más intensos y duraderos.

En esta sesión también teníamos previsto poner a prueba la eficacia limpiadora de los jabones fabricados ante manchas de diferente naturaleza. Nos fuimos al laboratorio preparados con un arsenal de sustancias: mayonesa, chocolate, aceite, zumo de frutas, mostaza, caramelo líquido. También usamos hojas del árbol de morera para hacer un extracto de clorofila con el que manchar los trapos que teníamos de prueba. Los alumnos aprendieron cómo hacer el extracto de dicho pigmento por medio de alcohol, usando un mortero y arena para machacar y romper estructuras de las hojas del vegetal (¡Paloma nos puede dar una clase a todos sobre el procedimiento a seguir!). Aprovechamos para repasar conceptos vistos en clase cuando se les preguntó en qué estructura celular se almacenaba fundamentalmente la clorofila. La respuesta fue muy satisfactoria, se sabían la lección.

De nuevo, acometimos esta tarea desde el punto de vista del trabajo de los científicos. Así que hicimos una valoración previa de las variables que podían influir y nos centramos en un conjunto limitado de ellas que pudiésemos controlar en el tiempo del que disponíamos. Tras debatir por grupos, hicimos una puesta en común y los alumnos decidieron controlar los siguientes factores: volumen de agua a emplear para lavar, masa de jabón a añadir, temperatura del agua y tiempo de contacto entre el jabón y el tejido. Éste último también era un factor controlado pues todos los grupos usaron el mismo tipo de paño (una bayeta comercial de fibra). María planteó una duda interesante: ¿cómo podría ser capaz el jabón de eliminar manchas de aceite o de grasa si él estaba fabricado con aceite? Hubo un pequeño debate al respecto y algunos alumnos, echando mano de la información recopilada en las dos primeras sesiones, recordaron que la molécula de jabón tiene un extremo lipófilo y otro hidrófilo, y que el primero podría permitir al jabón unirse a las moléculas de grasa en los tejidos y arrastrarlas.

Tras realizar todo lo anterior, quedó poco tiempo como para empezar este nuevo experimento, así que lo que hicimos fue preparar los fragmentos de tejidos con sus respectivas manchas. La idea era que todas las muestras de bayeta se encontrasen en las mismas condiciones al empezar el lavado. Por ello, hicimos manchas de un tamaño similar (un círculo del tamaño de una moneda de 5 céntimos) con las diversas sustancias y las dejamos secar hasta la sesión siguiente.

Al comenzar la séptima jornada, ya con las manchas secas, se procedió a medir las cantidades de agua y jabón (las mismas para todos los grupos) y se usaron los agitadores térmicos a modo de “lavadoras”. Se hicieron pruebas en frío y en caliente. En la primera tanda, el profesor no hizo ninguna indicación sobre la optimización del procedimiento y a ningún alumno se le ocurrió trocear el jabón para que su disolución en el agua fuese más rápida. Cuando constataron este hecho, se les planteó qué se podría hacer al respecto. Hubo respuestas variadas: agitar más rápido, poner más agua, trocear el jabón, etc. Se eliminaron las propuestas que pudieran modificar el control de variables que habíamos establecido previamente y optaron por trocear el jabón para la segunda prueba de lavado (en caliente, lo que también contribuyó a aumentar la velocidad de mezcla). Otro aspecto que se planteó fue que en la primera prueba no se consumió todo el jabón que se empleó. Eso nos llevó a hablar de las dosis recomendadas por los fabricantes y de los problemas medioambientales que puede suponer la sobredosis de detergentes vertidas en las aguas residuales. Por no hablar del malgasto económico que supone para el consumidor.

Una vez terminadas las dos tandas de lavado, se enjuagaron con abundante agua todas las muestras de tejido para eliminar los restos del jabón y se dejaron secar para observar resultados.

Mientras esperábamos que esto ocurriera, y tras limpiar y recoger todo el material empleado, el profesor propuso a los alumnos intentar elaborar un póster o una presentación de diapositivas para enseñar al resto del instituto lo que se había estado trabajando. Al final, nos decidimos por el póster. Para elaborarlo se echará mano de las fotos que se han ido haciendo durante las sesiones (no tenemos de las pruebas de lavado: al profe se le olvidó la cámara ese día), de las anotaciones en los cuadernos de laboratorio y de la información inicial que se recogió en la primera sesión de trabajo. En la siguiente sesión, plantearíamos la estructura del póster.

¡Y llegamos a la última sesión! Como cabía esperar, comprobamos que las manchas lavadas con agua caliente se eliminaban con mayor facilidad. Además, los jabones resultaron más eficaces frente a las de naturaleza grasa que con otras manchas. Por ejemplo, las manchas de clorofila no se eliminaron totalmente ni la de algún zumo. En alguna que también contenía algún residuo sólido tras haberlas dejado secar en el pretratamiento (las de chocolate y kétchup) el resultado no fue del todo satisfactorio. En éstas concluimos que quizá había que aumentar el tiempo de lavado y la temperatura del agua. El resto de la sesión se dedicó a plantear una primera maquetación del póster. Y el resultado del mismo lo podéis ver aquí:




Al término del programa se han quedado interrogantes por resolver, lo cual es un aspecto deseable de toda investigación: debe dar respuestas a los objetivos planteados pero debe al mismo tiempo abrir caminos nuevos para futuras investigaciones. En nuestro caso, nos ha quedado pendiente de trabajar en posibles futuros talleres los siguientes apartados:

1.       Mejora de la fórmula del jabón.
2.       Obtención de jabones blandos y líquidos.
3.       Optimización de la incorporación de aditivos al jabón.
4.       Fabricación de otros productos cosméticos.

Así que seguramente, nos veamos el curso próximo embarcados en una nueva aventura de investigación y experimentación. ¿Os apuntáis?

sábado, 23 de mayo de 2015

PRIMERAS SESIONES EN PROFUNDIZA

¡Ya tenemos fabricados algunos jabones!

¿Cómo lo hemos logrado? Bueno, como el objetivo del proyecto era aprender a trabajar a la manera de los científicos, en la primera sesión hicimos una lluvia de ideas sobre lo que sabíamos acerca de ese tema.

Tras un análisis de las aportaciones hechas, y con algo de ayuda por parte del profe fundamentalmente para ordenarlas, los estudiantes llegaron a establecer cómo planificar un proyecto de investigación.

La primera tarea tras esto fue por tanto una búsqueda bibliográfica. El trabajo se repartió por equipos, cada uno encargado de un aspecto concreto relacionado con los jabones:

  • Historia del jabón: Sole, Marina Barrajón, Jose y Marina Durán.
  • Composición química: Jesús, Ana, Rocío y Paola.
  • Cómo actúa: Esther, María y Yolanda.
  • Cómo se fabrica: Paloma, Saray, Rodrigo y Juan.

En la segunda sesión comentamos la información obtenida. El segundo y tercer aspectos investigados plantearon mayor dificultad dado el nivel curricular de partida de los chicos. Pero paradójicamente, fue también el que despertó mayor interés en ellos: estudiamos los conceptos de polaridad de las moléculas, efecto tensioactivo del jabón, carácter hidrófobo de las manchas de grasa, el mecanismo por el que un jabón es capaz de eliminar una mancha de este tipo incrustada en un tejido, etc. Esto último se ilustró con diferentes dibujos en la pizarra para entenderlo más fácilmente. Para visualizar el efecto tensioactivo, hicimos un par de experimentos que gustaron mucho a los estudiantes y que algunos reprodujeron en sus casas: se trataba de observar la tensión superficial del agua dispersando sobre ella un sólido finamente dividido (talco, pimienta molida) y ver cómo se "rompe" la película superficial del líquido al tocarla con un dedo mojado en agua con jabón. También se hizo flotar un alfiler (ayudándonos de un imán) y comprobamos cómo se hundía al tocar de nuevo la superficie del agua con una solución jabonosa. Se discutió el efecto ecológico que tienen los vertido de sustancias tensioactivas en aguas continentales y cómo afectan al modo de vida de algunos organismos (por ejemplo, impidiendo que los zapateros puedan deslizarse sobre el agua ya que tienden a hundirse si está está contaminada con este tipo de productos).

Así mismo, se comentó el hecho de que al proceso químico de limpieza se suma también el efecto mecánico, no menos importante, que en el lavado a mano se consigue frotando y golpeando la ropa, como hacían nuestras antepasadas en ríos, lebrillos, etc. y que en la actualidad hacen las lavadoras gracias al mecanismo de giro del tambor y a la presencia de los resaltes que hay en su interior. La misión de estos resaltes es hacer que la ropa no gire de manera uniforme y se froten bien unas prendas con otras y con el agua de lavado, aumentando la eficacia del proceso.

Como curiosidad, el profe informó a los alumnos de que las lavadoras antiguas tenían en general un único resalte en su tambor y que siempre giraban en un solo sentido, con lo que la ropa se retorcía y enredaba. Esto contribuía a su deterioro y deformación (y a que algún niño "demasiado curioso" se llevara un azote en cierta parte de su anatomía cuando, desobedeciendo a su madre, casi pierde un dedo por jugar a aplastar las burbujas de tela que formaban las sábanas en la lavadora de su casa a medida que se iban enrollando cada vez más y más apretadas en torno al dedo).

Marina, Esther y Paloma trabajando en sus cuadernos de laboratorio

Con lo que averiguamos acerca de la composición del jabón y de algunas recetas aportadas por los alumnos, abordamos la manera de obtener una "receta ideal". Para ello, analizamos las variables que intervendrían en nuestro proceso (tipo y cantidad de aceite a usar, masa de sosa cáustica, tiempo y temperatura de reacción, orden y modo de adición de los reactivos...) y, aprovechando que somos muchos en el grupo, hicimos seis equipos. Cada uno trabajó controlando distintas variables. Toda esta información se recogió en una tabla. Eso nos permitiría establecer de una manera más eficaz cuáles podrían ser las condiciones óptimas para fabricar nuestro jabón de laboratorio al finalizar el proceso. ¡Ventajas de trabajar en equipo!

En las dos sesiones siguientes nos pusimos manos a la obra y cada grupo fabricó un jabón con alguna variante en la receta respecto a los demás grupos. Acabada la reacción, se procedió al salado (adición de una cantidad de sal común para separar más eficazmente el jabón obtenido de la masa reactiva sobrante) y al filtrado para dejarlo secar. En las siguientes imágenes podemos ver distintos momentos del proceso:

Paola y Yolanda agregan la disolución de salmuera a la pasta de jabón

Jesús comprueba la textura de su jabón

Aquí vemos el aspecto de algunos de los jabones antes de filtrarlos:


...y después:


Mientras los jabones tomaban cuerpo, completamos la tabla mencionada más arriba con información relativa al aspecto visual del jabón, del líquido sobrante una vez filtrados y salados los jabones, así como del pH de éstos. El objetivo era elegir cuáles eran las condiciones óptimas de fabricación a partir del análisis del aspecto y características de los productos obtenidos.

Podéis ver la tabla aquí:

GRUPO
GRASA EMPLEADA
ORDEN DE ADICIÓN
TIEMPO DE REACCIÓN
ASPECTO DEL JABÓN
ASPECTO DEL FILTRADO
Ph
1.- Sole y Rodrigo
Aceite de girasol
Sosa sobre aceite, poco a poco
30 min
·         Duro, compacto, aceitoso.
·         Color crema claro.
·         Parece que queda sal sobre él.
·         Líquido desconocido, amarillento.
·         Hace espuma al agitarlo.
Jabón: 10
Filtrado: 12
2.- Ana, Jose, Marina Barrajón y María
Aceite de girasol
Aceite y sosa al mismo tiempo
45 min
·         Aspecto cremoso, se pega a los dedos.
·         Blando.
·         Apenas huele.
·         Color crema.
·         Dos capas: aceite en la superior; la inferior tiene aspecto acuoso y color amarillento (huele a aceite)
Jabón: 12
Filtrado: 7
3.- Paloma, Esther y Marina Durán
Aceite de girasol
Sosa sobre aceite, poco a poco
60 min
·         Aspecto muy cremoso.
·         Color amarillento.
·         Huele a aceite.
·         Dos capas: aceite en la superior; la inferior tiene un color amarillo leve.
Jabón: 10
Filtrado: 12
4.- Jesús y Juan
Aceite de girasol
Aceite sobre sosa, poco a poco
60 min
·         Muy cremoso.
·         Color amarillento.
·         Olor leve a aceite.
·         Fundamentalmente, una capa acuosa, con algunas gotas de aceite. Huele a aceite.
Jabón: 10
Filtrado: 12
5.- Paola, Yolanda y Saray
Aceite de girasol
Aceite sobre sosa, poco a poco
30 min
·         Aspecto blando, parece puré.
·         Pegajoso.
·         Huele como a pan.
·         Líquido amarillento con aspecto acuoso. Hace espuma al agitarlo.
Jabón: 12
Filtrado: 12

El pH salió muy alto: los jabones eran muy cáusticos, con lo que al probarlos, picaban en las manos... y en otras partes del cuerpo ¿eh Jesús? Procedimos a salar varias veces las pastas obtenidas para intentar bajar el pH pero en vista de que no lo lográbamos, decidimos modificar la receta empleando menos sosa, aun a riesgo de que quedase aceite sin saponificar. El repetir el proceso de lavado enfrió un poco los ánimos de los chavales pero sirvió para que se dieran cuenta de que el trabajo de investigación requiere tesón y paciencia. No obstante, al hacer al final de la sesión una prueba de espuma con sus jabones y comprobar que al agitarlos en agua producían algo de espuma, se animaron bastante. Se comentó que a los jabones y detergentes comerciales se les agregan, además de colorantes y aromas, agentes espumantes por el efecto psicológico positivo que ejerce sobre el consumidor: éste piensa que si no hay espuma es porque el jabón es de mala calidad y no limpia adecuadamente.

¡Más fotos!

Marina y Ana
Marina y Ana preparando su reacción.

Juan y Jesús
Juan y Jesús mezclan sosa y aceite.

María y Jose
 María y Jose observan cómo transcurre la reacción.

Paola, Yolanda y Saray
Yolanda agrega un reactivo y Paola remueve la mezcla.
¡Saray se lo pasa bien!

Rodrigo y Sole
Sole y Rodrigo concentrados en el trabajo. ¡Por una vez no están charlando!


Con la "receta ideal" nos propusimos dos metas para las sesiones restantes: introducir aditivos (colorantes, aromas) en la formulación de nuestro jabón; y realizar pruebas de eficacia ante diferentes tipos de manchas. Pero eso lo contaremos en la siguiente entrada...

viernes, 22 de mayo de 2015

ARRANCANDO EN PROFUNDIZA 2015

En este primer año de participación del IES Isaac Albéniz en el proyecto Profundiza, hemos pretendido que los quince alumnos participantes (de 1º y 2º de ESO) tomen contacto con la forma de trabajar de los científicos. El objetivo del proyecto presentado es que con la excusa de fabricar una sustancia familiar y cercana al contexto cotidiano de los estudiantes, como son los jabones, planifiquen un trabajo experimental desde sus primeras fases hasta el análisis final de resultados y el planteamiento de nuevos interrogantes.

¿Quiénes somos? Pues aquí nos tenéis:

  • Rodrigo Ángel Contreras
  • Marina Barrajón Rodríguez
  • María Bazán Díaz
  • Saray Berrocal Vallejo
  • Jesús Chaves Gajete
  • Marina Durán Reina
  • Esther Fernández Mateo
  • Soledad Garrido Acedo
  • Juan Jesús Gil Toré
  • Yolanda Marín Montero
  • Ana Merino Suárez
  • Paloma Pareja Cerbán
  • Paola Andrea Rozo Ardila
  • José Antonio Rueda Pérez
  • Rocío Vera Romero

Y el profe, Rafa.

¡Nos vemos los lunes a las 16:15 h!