El presente documento se puede reproducir total o parcialmente sin autorización previa del Comité Ejecutivo del PROGRAMA siempre que se indique la fuente y no se haga un uso del mismo que se desvíe de los fines educativos para los cuales fue concebido. Las áreas técnicas y operativas a cargo de la ejecución del PROGRAMA son responsables de la producción, diseño y selección de los contenidos. Director Ejecutivo de ANSES Diego Bossio Directora General Ejecutiva del Programa Conectar Igualdad Silvina Gvirtz Coordinadora General del Plan Escuelas de Innovación Romina Campopiano Este documento ha sido producido desde la Dirección de Comunicación y Contenidos del PROGRAMA CONECTAR IGUALDAD en el marco del Plan Escuelas de Innovación, por el siguiente equipo: Equipo del área de Ciencias Naturales Coordinadora María Joselevich Integrantes Diego CaraballoElisa Schneider Graciela CucciSantiago Vasconcelos Verónica FantiniLuciana Lucchina Cecilia FerranteAlejandra González Augusto GraiebLuciano Iribarren Valeria HurovichMartín Prieto

El capricho de la Duquesa

Revolución industrial Industria textil 4 Siglo XVIII Desde 9300 adP Cueva de las Manos (Santa Cruz, Argentina)

5 ¿De dónde salen los pigmentos? Pigmentos Naturales Minerales Vegetales Animales Artificiales

Hacia los años 1850 varios grupos de químicos se dedicaban, entre otras cosas, a obtener nuevas sustancias a partir de las conocidas, mediante reacciones químicas En uno de estos equipos, en Alemania, William Perkin (que a los 18 años, cuando empezó a trabajar como químico, no tenía esa barba…) estaba tratando de obtener la quinina, un medicamento que se usaba contra la malaria, sin demasiado éxito… …un buen día, para colmo, lo que obtuvo le manchó todos los artefactos que había usado. ¡Era un pigmento muy difícil de lavar! Ni lerdo ni perezoso, Perkin patentó esa cosa púrpura como mauveína, y armó una empresa para comercializarla. El color púrpura era el más caro de obtener por otros medios. Al tiempo Perkin era millonario, pero… tuvo algunos inconvenientes con otras compañías como la BASF y la Bayer. Después de algunos disgustos, como que BASF le patentara ¡un día antes que él! la forma de obtener un colorante rojo brillante, William finalmente volvió a la investigación en química orgánica… El personaje de esta historia

Pero no nos apuremos… en el momento de nuestra historia, corría el año 1869 y Perkin, a sus treinta y tantos, era un tipo rico y triunfante en la vida, dueño de la primera empresa de colorantes sintéticos Un buen día, se estaciona en Perkin & Cia. el carruaje de la extravagante Duquesa, venida de España… La Duquesa, como buena aristócrata que era, venía con un pedido medio caprichoso…

Perkin, iré al grano, necesito un buen colorante... blanco -¿Blanco? Pero... acá somos expertos en obtener los mas delicados colores... ¿Justo blanco tiene que ser? - Mire… la gente de la competencia, que ya se le adelantó con el tema del rojo brillante, no ha puesto tantos peros como usted...estuve con ellos ayer mismo - Esta bien...esta bien... se lo conseguiré - Recuerde nuestros tratos anteriores: este blanco tiene que ser único. Distinto a todos los blancos. No me venga con polvo de tiza... o no recibirá mis euros - No, claro que no. Será un blanco novedoso y exclusivo, ¡un nuevo color blanco! Perkin & Cia.

La Duquesa aprovechó el saludo obligado de Perkin, y cuando éste le fue a besar la mano, le hizo ver de cerca -una vez más– sus uñas rojo BASF. Después se marchó con sus siete caniches. Cuando la Duquesa se alejaba, Perkin se quedó pensativo... ¿cómo fue que llegué de querer curar la malaria a esto ? En fin -dijo en voz alta-... algún día venderé esta empresa... ¡y puso manos a la obra! Lo primero que hizo fue tomar algunos materiales que conocía bien, los metales, y los sometió a distintos tratamientos, buscando que se pusieran blancos… Ahora vamos a trabajar nosotros… viendo qué fue lo que encontró Perkin cuando prendió fuego algunos metales con los que estaba trabajando

10 Miren los videos y tomen nota de todo lo que les parezca importante para describir los cambios que ocurren Video 1 Video 2 Quemando metales

11 ¿Qué está ocurriendo? Aire Metal ¿Qué rol piensan que juega el fuego en estos cambios? Pigmento Contestar en este cuadro

Perkin & Cia. A esta altura habrán notado que gracias a mis conocimientos químicos, tengo el problema de la duquesa CASI resuelto… Y digo casi, porque habrán notado que buena mayor parte del “pigmento”, ¡sale volando en el humo! Bueno… entonces… hice lo que haría cualquiera… encendí el metal, lo tapé con un frasco … Perkin, por supuesto, eligió trabajar con el metal que daba el pigmento blanco

13 …y miren lo que ocurrió… Quemando metales

Perkin & Cia. ¡Si! Lo del frasco funcionó, el metal se quemó de todos modos…y entonces dije ¿cómo hacer para obtener más pigmento? De inmediato se me ocurrió quemar más metal, y ver si de esa forma lograba mayor cantidad de pigmento. Y diseñé un experimento: corté tres pedazos de metal, cada uno más grande que el otro, y uno a uno los encendí, los tapé con el frasco y, cuando se apagó la llama, junté el pigmento blanco y lo pesé

15 ¿Cómo piensan que influye la cantidad de metal en la cantidad de pigmento que se obtiene? Imaginen los distintos tipos de resultados que podría obtener Perkin. Pueden usar el siguiente esquema para ordenar su respuesta: ¿Y que conclusiones sacarían ustedes en cada uno de esos casos?

16 Quemando metales En estos videos podemos ver el experimento anterior. Presten mucha atención a las cantidades de metal y oxígeno presente, y a la cantidad de pigmento obtenido ¿se corresponden estos resultados con alguno de los predichos por ustedes?

Perkin & Cia. Después de estos alentadores resultados… entusiasmado, metí 10cm de metal en el frasco… y vean lo que ocurrió!!!!

18 Resuman en la tabla los resultados de las experiencias anteriores… ExperienciaLargo de la cinta antes Largo de la cinta después Peso de pigmento obtenido

19 ¿Se les ocurre alguna solución para poder quemar los 10 cm de metal? Piensen alguna idea antes de ver la solución de Perkin…

Perkin & Cia. Claro… ¡era el frasco! Yo pensé lo mismo… y lo cambié por uno más grande. El más grande que encontré en Perkin & Cía.…

Lo más importante para determinar la cantidad de pigmento que podemos obtener es…. 21 Después de todo esto…¿qué será más importante para lograr quemar todo el metal: la cantidad de metal o el tamaño del frasco?

Perkin & Cia. Después de esto me puse a pensar cómo podría mejorar y confirmar estos resultados… Perkin no se contentó con sus conclusiones cualitativas, y repitió el esquema de variar la cantidad de magnesio y la cantidad de aire, pero esta vez haciendo uso de una balanza. De manera parecida a lo que vimos en la experiencia de incineración de lana de acero, usó masas de metal y de oxígeno conocidas, y pesó lo que obtenía de pigmento al final de la reacción.

23 Tabla 1 Tabla 2 ExperienciaMasa de Oxígeno (g) Masa de Magnesio (g) Masa total del sistema (g) 14,001,00 24,002,00 34,003,00 44,00 5 5,00 64,006,00 74,007,00 84,008,00 94,009,00 104,0010,00 114,0011,00 124,0012,00 Experiencia Masa de Oxígeno (g) Masa de Magnesio (g) Masa total del sistema (g) 131,0015,00 142,0015,00 153,0015,00 164,0015,00 175,0015,00 186,0015,00 197,0015,00 208,0015,00 219,0015, ,0015, ,0015, ,0015, ,0015, ,0015, , ,0015,00 Lleven estos datos a una planilla de cálculo y calculen la masa total del sistema Las tablas que siguen son parecidas a las que completaron ustedes. Resumen los resultados a los que llegó Perkin en varios experimentos:

24 Pegar acá el gráfico Elaboren gráficos en los que podamos ver en un eje la masa total del sistema, y en el otro la masa de magnesio (Tabla 1) u oxígeno (Tabla 2). La mitad de la clase debe trabajar con la Tabla 1, y la otra mitad con la Tabla 2

25 Tabla 3 Tabla 4 Ya analizamos como cambia la cantidad de masa del sistema en cada conjunto de experiencias... Experiencia Masa de Oxígeno (g) Masa de Magnesio (g) Masa total del sistema (g) Masa de pigmento (g) 11,0015,00162,52 22,0015,00175,04 33,0015,00187,56 44,0015,001910,1 55,0015,002012,6 66,0015,002115,1 77,0015,002217,62 88,0015,002320,15 99,0015,002422, ,0015,002524, ,0015,002624, ,0015,002724, ,0015,002824, ,0015,002924, , , ,0015,003124,86 Experiencia Masa de Oxígeno (g) Masa de Magnesio (g) Masa total del sistema (g) Masa de pigmento (g) 14,001,005,001,66 24,002,006,003,30 34,003,007,004,98 44,00 8,006,63 54,005,009,008,29 64,006,0010,0010,03 74,007,0011,0010,07 84,008,0012,0010,06 94,009,0013,0010,07 104,0010,0014,0010,08 114,0011,0015,0010,08 124,0012,0016,0010,07 Ahora incluimos en las tablas una nueva columna, en la que registramos cuál fue la masa de pigmento obtenida en cada experiencia.

26 Tabla 3 Experiencia Masa de Oxígeno (g) Masa de Magnesio (g) Masa total del sistema (g) Masa de pigmento (g) 14,001,005,001,66 24,002,006,003,30 34,003,007,004,98 44,00 8,006,63 54,005,009,008,29 64,006,0010,0010,03 74,007,0011,0010,07 84,008,0012,0010,06 94,009,0013,0010,07 104,0010,0014,0010,08 114,0011,0015,0010,08 124,0012,0016,0010,07 Las tablas 3 y 4 tienen más columnas que las tablas 1 y 2. Antes graficamos cómo cambiaba la masa total del sistema cuando iba cambiando la masa de magnesio presente. Ahora les pedimos algo equivalente, pero queremos ver en el mismo gráfico como cambia la masa total del sistema y la masa de pigmento obtenida cuando cambia la cantidad de magnesio presente.

27 Pegar acá el gráfico Elaboren gráficos en los que podamos ver cómo cambió la masa total del sistema y la masa del pigmento formada cuando cambia la masa de magnesio (Tabla 3) u oxígeno (Tabla 4) en las experiencias. Quienes trabajaron con la Tabla 1 ahora sigan con la 3, y quienes se basaron en la Tabla 2 ahora utilicen la Tabla 4

28 Contesten las siguientes preguntas, volviendo a los gráficos cuando sea necesario Observen cómo cambia la masa de pigmento que se obtiene cuando va aumentando la masa de magnesio o de oxígeno presente ¿Observan algo particular? ¿Cambia siempre de la misma manera? ……. ¿Qué observan a partir de la experiencia 6 (Tabla 3) y 10 (Tabla 4)? ……… ¿Qué interpretación le pueden dar al hecho de que a partir de un cierto valor la masa de productos obtenida deje de cambiar? ……….

29 Contesten las siguientes preguntas, volviendo a los gráficos cuando sea necesario ¿Podría la curva correspondiente a la masa de pigmento cruzar por encima a la de la que graficaron al principio? ¿Qué representa la diferencia de masas entre ambas curvas en cada punto? …… Y para terminar: ¿qué masas de magnesio y oxígeno les parece que debe utilizar Perkin para obtener la mayor masa de pigmento mineral posible sin desperdiciar ninguna de las dos materias primas? ……….

30 ¿A qué resultados llegó cada grupo? Una parte del curso trabajó con experiencias en que se mantuvo fija la cantidad de oxígeno, y la otra con casos en los que no se cambió la cantidad de magnesio. Puesta en común Si tomara 6g de oxígeno, ¿cuál sería la masa óptima de magnesio que tendría que utilizar? ¿Y si tomara 20g? ¿Cometió alguno de los grupos un error? ¿Cómo puede ser que lleguemos a resultados tan distintos?

31 La siguiente tabla tiene datos obtenidos en experiencia similares a las que vimos en esta clase. La diferencia es que en esta tabla solamente se indican las cantidades que reaccionan sin que sobre nada. Pigmento mineralMetalMasa de oxígenoMasa de metal Marrón de cadmioCadmio10 g70 g de cadmio Blanco de zincZinc10 g41 g de zinc Negro de cobreCobre10 g40 g de cobre Azul de cobaltoCobalto10 g37 g de cobalto

32 Además, ustedes conocen una teoría, que han aprendido en años anteriores, que propone un modelo para decir “cómo es” la materia a nivel microscópico. Es la teoría que habla de la existencia de los átomos. 1) Usando los datos de la tabla, y sabiendo que en estos pigmentos los elementos metálicos y el oxígeno se combinan en una relación 1 a 1, ¿podrían ordenar los átomos metálicos por su masa atómica de menor a mayor? Cd Zn Cu Co 2) Con estos mismos datos, ¿pueden decir si hay alguno de ellos cuya masa sea mayor a la del oxígeno?

Perkin logró obtener el pigmento blanco, y la duquesa cumplió con su pago… …pero ustedes, como Perkin, se estarán preguntando para qué quería la duquesa su blanco pigmento… La verdad, nunca se supo a ciencia cierta… pero hay quienes afirman que …

Sí… ¡lo uso para teñir mis canas, que son únicas!

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