CIENCIA Y TECNOLOGÍA
En este ámbito vamos a realizar 4 actividades. De cada actividad se os va a entregar al grupo una imagen. En total son 4 imágenes, una por actividad, que se han aglutinado en un DIN A3.
El trabajo consiste en completar esas 4 imágenes en función de lo que se pide en cada actividad. Lo primero será anotar en el DIN A3 el número de grupo y los componentes del mismo. Rotulad además en él el título "Ciencia y Tecnología". En las imágenes DIN A3, únicamente se anotarán las decisiones grupales ya consensuadas.
En la realización de cada actividad usaremos la estructura de cooperativo que se nos indique. Al comenzar la actividad el profesor pondrá el cronómetro en marcha y dejaremos de escribir en el momento en el que el tiempo acabe.
El tiempo máximo total para realizar las 4 actividades es de 1h 15 min. Al finalizar este tiempo, haréis entrega del trabajo para su posterior evaluación. En ese momento pasaremos un test corto que nos permitirá evaluar el grado de conocimiento individual adquirido en la actividad.
Leeremos entre todos completamente cada actividad antes de comenzarla.
ACTIVIDAD 1: DESCUARTIZA TU MÓVIL (15 min)
A) Fijaos en la imagen de este móvil. Cada color representa la cantidad que contiene de un elemento. Es como un gráfico de sectores, pero en forma de móvil. Luego, leed el texto siguiente.
B) Sobre la imagen del smartphone descuartizado que os te entrega en el DIN A3, indicad con flechas en qué partes del mismo se encuentran los distintos elementos que se nombran en el texto y en el gráfico en forma de móvil.
Estructura cooperativa de trabajo: Primero, el secretario hará una lectura total del texto. Luego, en una segunda lectura, cada miembro del grupo va leyendo hasta encontrar una palabra en negrita. En ese momento propone al grupo en qué parte de la imagen quiere colocar la palabra encontrada. Una vez consensuado, traza la flecha en el lugar correspondiente de la imagen y la escribe (junto con un breve comentario sobre la función). Luego continúa el de su derecha. Y así hasta completar el texto.
Más de 200 minerales, 80 elementos químicos, y más de 300 aleaciones y variedades de plástico se integran en un simple teléfono móvil.
La mayor parte de él es plástico, más de un 50%, distribuido sobre todo por su carcasa. Por tanto, y dependiendo de la calidad del plástico, el carbono está presente en una mayor o menor cantidad. También cabe destacar que las placas de circuitos impresos (donde se colocan los microchips) son de un plástico termoestable llamado baquelita.
La batería del teléfono móvil es la parte que se encarga de almacenar la energía que consumirá el teléfono. Aunque las baterías tengan distinto tamaño, adaptándose al diseño de nuestro móvil, las podemos encontrar de tres tipos: Níquel -Cadmio (NiCd), Níquel metal híbrido (NiMH) y Litio. Sin embargo, como consecuencia de su mayor durabilidad, potencia y bajo peso se han impuesto las baterías de ion litio. El litio es el metal más electronegativo de la tabla periódica. Además, el tamaño de las baterías actuales ha disminuido drásticamente con respecto a las baterías de hace 10 años, gracias a la capacidad del tántalo de guardar una alta carga electrónica en volúmenes muy pequeños
Las pantallas contienen la combinación de vidrio y cerámica (vitrocerámica) que forma un material que es más duro y más fuerte que cada uno de esos materiales por sí mismos. Una cerámica de vidrio se forma por el sobrecalentamiento del vidrio, por lo que una parte de su estructura se transforma en un material cristalino de grano fino. El yodo y mercurio para dar color. La clave en este componente de un terminal móvil es que los materiales utilizados formen una película transparente que ofrezca tanto resistencia como el que permitan conducir electricidad para detectar las pulsaciones. Para ello se recurre a materiales como por ejemplo el estaño y el oxígeno y, también, a novedades tan interesantes como el potasio, que se ha demostrado que ofrece todo lo que un fabricante desea para un panel (Apple, por ejemplo, lo utiliza en el nuevo iPhone 6).
Los circuitos de los celulares están hechos con metales preciosos como el oro, la plata y el platino, como también tungsteno, cobre y paladio.
El oro se utiliza también en los circuitos impresos. Antes de soldar el microchip, las placas se bañan en oro, y eso sirve para que se suelden mejor y se reduzca la resistencia de las placas al paso de la corriente eléctrica
La plata conduce la electricidad igual de bien que el oro. Combinada en forma de aleación con el estaño, se emplea para soldar los chips con los circuitos impresos.
Las pistas o conductores que unen los distintos componentes de un circuito impreso están hechas de cobre, que también se encuentra entre los mejores conductores.
Sus microchips están constituidos principalmente por silicio, que es un elemento químico que forma parte de todos los semiconductores (diodos, transistores, ...). El microprocesador posee también tántalo, ya que actúa como una barrera para mantener la integridad de los transistores dentro del propio chip.
El tántalo/tantalio se usa principalmente en la elaboración de condensadores. El condensador electrolítico de tántalo es, en la actualidad, un tipo bastante común de condensador presente en gran cantidad de dispositivos electrónicos, como en teléfonos móviles, computadoras, pantallas de plasma, cámaras digitales o equipos de alta tecnología como, por ejemplo, los satélites artificiales.
El niobio es clave para realizar aleaciones para la electrónica moderna. Se usa en aleaciones metálicas con aplicaciones en aeronáutica, aunque tiene otra propiedad muy interesante, la superconductividad, que permite crear electroimanes muy potentes que son usados en aparatos de resonancia magnética. Revestir el cristal con un finísimo polvo de niobio mejora la habilidad del mismo para difundir la luz sin absorberla ni refractarla. El revestimiento también hace que el cristal sea más resistente al reflejo. El cristal revestido con niobio tiene sus aplicaciones en lentes de cámaras, así como en pantallas de televisores y monitores. El niobio también se utiliza como capa protectora para condensadores cerámicos.
A continuación se reproduce la imagen que tenéis que completar con flechas en vuestro DIN A3 de grupo:
ACTIVIDAD 2: MINERALES AL PODER (15 min= 10 min por parejas + 5 min grupo)
Hace unos años la Administración Obama impulsó una ley (Dodd-Frank) que obliga a las empresas estadounidenses a garantizar que las materias primas que utilizan para fabricar sus productos no proceden de conflictos armados.
Según este enfoque son 4 los minerales que se reconocen como minerales en conflicto: el tantalio, el wolframio, el estaño y el oro (conocidos por sus siglas como 3T+G). Plasmad sobre la imagen de esta actividad los apartados siguientes:
A) Investiga cuál es la razón de denominar esos elementos como 3 T + G
B) ¿Qué otro nombre existe para el wolframio? ¿Quiénes descubrieron este elemento?
C) Identifica sobre la siguiente imagen cuál es la función de cada uno de ellos en un Smartphone.
La forma de trabajar será por parejas, estableciendo dos en cada grupo. Cada pareja realizará su investigación completa de los tres apartados anteriores y escribirá en postits las conclusiones. Por tanto cada pareja necesita 6 postit, uno para cada hueco a completar en la imagen siguiente. Acabado el tiempo, las dos parejas fusionan lo que han puesto en cada hueco y lo escriben directamente en la imagen. Ya se pueden retirar los postit y tirarlos a la papelera de reciclaje de papel.
ACTIVIDAD 3: METAL O MINERAL ( 15 min: 10 min de investigación y 5 de folio giratorio)
Las piezas más importantes del móvil son o necesitan de metales, pero…¿cómo los conseguimos?
a) Sólo algunos metales se presentan en la Naturaleza en su forma pura o elemental, son los llamados nativos, ¿sabes cuáles son? Tenedlos presentes para poder realizar bien esta actividad. Anotadlos en un postit.
b) Todos los demás forman parte de los minerales que se encuentran en la naturaleza mezclados con otros elementos. Debemos separarlos y extraerlos. ¿Qué métodos de extracción existen? Anotadlos también en un postit y adherirlo a la imagen de esta actividad (la de los sacos)
c) Sabes diferenciar entre mineral, compuesto y elemento? Clasifica en el saco correspondiente.
Forma de trabajar: Primeramente recortaremos las palabras a colocar. Luego vamos a aplicar la técnica cooperativa del folio giratorio. En ella un alumno del grupo escogerá una palabra y la colocará en el saco que crea oportuno. Luego, el siguiente alumno por su derecha podrá elegir entre escoger otra palabra o cambiar alguna de las que hay puestas. Si decide cambiar alguna, deberá explicar al resto el porqué de su decisión. Las rondas continuarán hasta que todas las palabras estén colocadas. En ese momento las fijaremos con pegamento al saco sobre el que se encuentran, y la actividad se da por concluida.
Cuarzo
Oro
Basalto
Agua
Cloro
Sodio
Cloruro Sódico
Óxido de tantalio
Coltán
Plata
Tantalita
Niobio
Azufre
Tantalio
Mineral
Compuesto
Elemento
Elemento nativo
ACTIVIDAD 4: PROPIEDADES 20 min (15 min por parejas + 5 de exposición)
Para obtener los metales no nativos necesitamos realizar un procesado de estos minerales (de ahí que haya costado tanto tiempo descubrir ciertos elementos). Uno de los minerales más preciados en estos últimos años es el COLTAN del cual se extraen dos metales que se están demandando mucho en los nuevos circuitos electrónicos por sus propiedades.
Forma de trabajar: El grupo se divide en dos parejas. En un primer momento, cada una realiza la parte de la actividad asignada. En un segundo momento la pareja 1 expondrá su trabajo a la pareja 2 y viceversa.
Pareja 1:
¿Cuáles son esos dos metales? ¿Qué propiedades tienen y/o confieren? Rellena la siguiente tabla.
Pareja 2:
a)Otra de sus propiedades es la superconductividad. ¿Sabes algo de la superconductividad?
¿Qué es la temperatura crítica? Averigua la temperatura
crítica del Tantalio y del Niobio.
b) Si tenemos un saco de 25 kg de Coltán que contiene un 30% de tantalita cuya pureza en óxido de tantalio(Ta2O5) es al 25%. ¿Cuánto tantalio puro podremos extraer?
Coltán ---> Tantalita ---> Óxido de Tantalio ---> Tantalio puro
