Grupo 13 y 14 de la Tabla Periódica

Las imágenes presentan objetos cotidianos que contienen estos elementos, como latas de aluminio (hechas de aluminio), chips de computadora (que utilizan silicio) y joyería (que incorpora elementos como galio y germanio). Estos elementos están dispuestos alrededor de un segmento central simplificado de la tabla periódica que resalta los Grupos 13 (grupo del boro) y 14 (grupo del carbono).

A medida que continuamos explorando la tabla periódica, nos adentramos en las propiedades y características de los grupos 13 y 14, cada uno con sus elementos únicos y aplicaciones vitales. Estas familias, conocidas por sus variadas propiedades químicas y físicas, juegan roles cruciales tanto en nuestra vida cotidiana como en avances tecnológicos.

Grupo 13: La Familia del Boro

El Grupo 13, también conocido como la familia del boro, incluye elementos como el boro (B), aluminio (Al), galio (Ga), indio (In) y talio (Tl). Estos elementos son conocidos por su capacidad para formar compuestos con metales y no metales, reflejando una diversidad química significativa:

• Boro (B): Esencial en la industria de materiales para crear boro puro y compuestos de boro, utilizados en cerámicas avanzadas y en la fabricación de vidrio.
• Aluminio (Al): Conocido por su ligereza y resistencia a la corrosión, el aluminio es ampliamente utilizado en la industria del transporte, en la fabricación de envases y en la construcción.
• Galio (Ga): Importante en la tecnología de semiconductores, especialmente en diodos emisores de luz (LEDs) y como componente en circuitos integrados.

Grupo 14: La Familia del Carbono

El Grupo 14, la familia del carbono, es quizás uno de los grupos más versátiles y fundamentales de la tabla periódica, incluyendo al carbono (C), silicio (Si), germanio (Ge), estaño (Sn) y plomo (Pb). Estos elementos son cruciales en diversos campos:

• Carbono (C): Base de toda la vida terrestre, esencial en biología, y utilizado en numerosas formas industriales como el grafito y los diamantes.
• Silicio (Si): Piedra angular de la industria electrónica, el silicio se utiliza en la fabricación de microprocesadores y paneles solares.
• Estaño (Sn) y Plomo (Pb): Mientras que el estaño es vital para la fabricación de aleaciones como el bronce y para revestimientos protectores, el plomo, aunque ahora limitado por sus efectos tóxicos, ha tenido aplicaciones históricas en baterías y pinturas.

Estas familias de elementos no solo demuestran la diversidad y la utilidad de la tabla periódica en la química y la tecnología, sino que también subrayan la importancia de cada elemento en la configuración de nuestro mundo moderno. A través de este estudio, los estudiantes no solo aprenderán sobre química, sino que también apreciarán cómo los elementos de la tabla periódica forman la base de la innovación en muchos campos.

Material de Estudio

Quieres saber más de la información que puedes encontrar en la tabla periódica, te invito a que pruebes la siguiente tabla periódica dinámica con la cual podrás explorar mucho mejor desde tu tablet o computadora, además puedes enriquecer tus conocimientos repasando la información adjunta aquí.

Actividad Learning by Doing: Slime Time con Boro

Descripción de la Actividad:

“Slime Time” es una actividad interactiva donde los estudiantes experimentarán con las propiedades químicas del boro, utilizando tanto ácido bórico como bórax (tetraborato de sodio) para activar la reacción en la elaboración de slime. Esta mezcla viscoelástica es perfecta para explorar conceptos de química de polímeros y la función del boro como agente de enlace cruzado.

Objetivos:

1. Explorar la química del boro a través de la preparación de slime utilizando ácido bórico y bórax.
2. Comprender cómo la cantidad y tipo de activador influyen en las propiedades del slime.
3. Fomentar la creatividad y la experimentación en el laboratorio mediante la personalización del slime.

Materiales:

• Pegamento blanco (PVA)
• Ácido bórico (solución al 4%)
• Bórax (tetraborato de sodio) disuelto en agua (solución al 4%)
• Agua caliente
• Colorante alimentario (varios colores)
• Purpurina, cuentas de plástico, ojos saltones (opcional para decoración)
• Vasos de precipitados o recipientes para mezclar
• Cucharas o palitos para mezclar
• Guantes de plástico
• Gafas de seguridad

Procedimiento:

1. Preparación de las Soluciones Activadoras:
   • Disuelve 4 gramos de ácido bórico en 100 mL de agua caliente para hacer una solución al 4%.
   • En otro recipiente, disuelve 4 gramos de bórax en 100 mL de agua caliente para preparar una solución similar.
   • Asegúrate de que ambos compuestos estén completamente disueltos.
2. Elaboración del Slime:
   • En un recipiente grande, mezcla 100 mL de pegamento PVA con 50 mL de agua. Añade colorante alimentario a gusto.
   • Divide el pegamento en dos partes para experimentar con ambos tipos de activadores (ácido bórico y bórax).
   • Agrega lentamente la solución de ácido bórico a una de las mezclas mientras remueves hasta obtener la consistencia deseada.
   • Repite el proceso con la solución de bórax en la otra mezcla de pegamento.
   • Incorpora elementos decorativos como purpurina o cuentas si se desea.
3. Experimentación y Observación:
   • Anima a los estudiantes a variar la cantidad de activador para observar cómo afecta la textura y elasticidad del slime.
   • Observa y registra las diferencias entre los slimes activados por ácido bórico y bórax.
4. Registro y Análisis de Resultados:
   • Los estudiantes deben registrar sus observaciones, incluyendo la viscosidad, elasticidad, y cualquier otra propiedad física notable de cada tipo de slime.

Evaluación:

• Los estudiantes serán evaluados según su habilidad para seguir instrucciones, la precisión en la medición y mezcla de ingredientes, y la calidad de su análisis y conclusiones sobre las diferencias observadas en los slimes.
• Se valorará especialmente la creatividad en la decoración y presentación del slime final.

Actividad Learning by Doing: Generación y Aplicación del dióxido de carbono

Descripción de la Actividad:

Esta actividad permite a los estudiantes del grupo 14 de la tabla periódica explorar las propiedades y reacciones del dióxido de carbono (CO2), un compuesto vital del carbono. Los estudiantes realizarán un experimento sencillo mezclando vinagre y bicarbonato de sodio para generar CO2 y usarán este gas para extinguir velas, demostrando su capacidad de sofocar el fuego debido a que es más denso que el aire y no soporta la combustión.

Objetivos:

1. Explorar la reactividad del carbono al formar CO2 y entender sus propiedades físicas y químicas.
2. Demostrar la producción de CO2 y su aplicación práctica en la extinción de fuego.
3. Fomentar la comprensión de reacciones químicas simples y sus aplicaciones en la seguridad y el medio ambiente.

Materiales:

• Bicarbonato de sodio (una cucharada)
• Vinagre (100 mL)
• Recipientes pequeños para mezclar (vasos de precipitados o tazones)
• Velas pequeñas
• Fósforos o encendedor
• Bandeja metálica o superficie segura para colocar las velas
• Guantes de seguridad
• Gafas de seguridad

Procedimiento:

1. Preparación de la Reacción:
   • Coloca varias velas pequeñas en la bandeja metálica y enciéndelas con cuidado.
   • En un recipiente pequeño, coloca una cucharada de bicarbonato de sodio.
2. Generación de Dióxido de Carbono:
   • Vierte lentamente el vinagre sobre el bicarbonato de sodio. Observa la reacción efervescente que produce dióxido de carbono.
   • Mientras la reacción ocurre, acerca cuidadosamente el recipiente hacia las velas encendidas sin inclinarlo, permitiendo que el gas generado se desplace hacia las velas.
3. Observación de la Extinción de las Velas:
   • Observa cómo el CO2 desplaza el aire alrededor de las velas y apaga las llamas. Esto se debe a que el CO2 es más denso que el aire y no soporta la combustión.
4. Discusión y Análisis:
   • Discute por qué el CO2 puede extinguir el fuego y la importancia de este gas en sistemas de extinción de incendios.
   • Reflexiona sobre la reacción química entre el bicarbonato de sodio y el vinagre y cómo la generación de un gas puede ser aplicada en situaciones prácticas.

Evaluación:

• Los estudiantes serán evaluados por su capacidad para seguir las instrucciones de seguridad, ejecutar correctamente el experimento, y por su participación en la discusión sobre las observaciones y las aplicaciones del dióxido de carbono.
• Se considerará la precisión en la descripción de la reacción química y la comprensión de las propiedades del CO2.

¿Qué es los que se está “vertiendo” sobre la vela ? ¿Acaso está añadiendo nada a algo?. Lo averiguaremos.

Actividad Learning by Doing: Electrólisis del Agua con Electrodos de Grafito

Descripción de la Actividad:

En esta actividad, los estudiantes explorarán el proceso de electrólisis del agua utilizando electrodos de grafito del Grupo 14. El grafito, siendo un conductor eléctrico eficiente y resistente a la corrosión química, sirve como un excelente material para electrodos en la electrólisis. Los estudiantes tendrán la oportunidad de observar la descomposición del agua en oxígeno e hidrógeno, destacando el papel crucial del grafito en facilitar esta reacción electroquímica.

Objetivos:

1. Demostrar la electrólisis del agua usando grafito como electrodo.
2. Explorar el papel del grafito en la conducción eléctrica y su resistencia a la corrosión en reacciones electroquímicas.
3. Visualizar la formación de gases y comprender cómo el grafito facilita este proceso.

Materiales:

• Fuente de corriente continua (batería de 9 voltios o adaptador de corriente)
• 2 electrodos de grafito
• Bicarbonato de sodio como electrolito (opcional para aumentar la conductividad)
• Agua destilada
• Vasos de precipitados o un recipiente plástico transparente
• Cables con pinzas cocodrilo para conexiones eléctricas
• Guantes de seguridad
• Gafas de seguridad

Procedimiento:

1. Preparación de la Solución Electrolítica:
   • Llena el recipiente con aproximadamente 500 mL de agua destilada. Si decides usar bicarbonato de sodio, disuelve 2-3 cucharadas en el agua.
2. Montaje de la Electrólisis:
   • Inserta los dos electrodos de grafito en el agua, asegurando que no se toquen.
   • Conecta los cables con pinzas cocodrilo a cada electrodo de grafito y luego a los polos correspondientes de la fuente de corriente.
3. Realización y Observación de la Electrólisis:
   • Enciende la fuente de corriente y observa la formación de burbujas en ambos electrodos.
   • Nota que el oxígeno se forma en el ánodo (positivo) y el hidrógeno en el cátodo (negativo).
4. Registro y Análisis:
   • Documenta el número y tamaño de las burbujas formadas y cualquier otra observación relevante.
   • Discute cómo el grafito actúa como un conductor efectivo, permitiendo que la corriente fluya a través de la solución y facilitando la reacción electroquímica.

Evaluación:

• Los estudiantes serán evaluados según su habilidad para configurar correctamente el experimento, su precisión en la medición y manipulación de los materiales, y la calidad de sus observaciones y análisis.
• Deberán entregar un informe que detalle el procedimiento, las observaciones realizadas, y una explicación científica de los resultados observados.

Discusión:

• Concluye con una discusión sobre la importancia de la electrólisis en aplicaciones industriales y científicas, especialmente en la producción de gases como el hidrógeno para combustible. Discute también el papel del grafito, destacando su utilidad debido a su estabilidad química y conductividad eléctrica, que lo hacen ideal para usar como electrodo en diversos procesos electroquímicos.