Día de la Biodiversidad. Estaciones Lab 1-6

🧪🔬 Guía Integradora para las Exposiciones:

“pH, biodiversidad y disoluciones: ¿qué hay detrás del desagüe?”

🎯 Objetivo general:

Mostrar el impacto de distintas disoluciones sobre la biodiversidad acuática, a través de una instalación experimental visual, observación microscópica y reflexión crítica sobre el uso cotidiano e industrial de sustancias químicas.

🧩 Estructura de cada estación:

Cada estación presentará:

• Una sustancia de uso doméstico (ej: cloro, detergente, shampoo).

• Una sustancia de uso industrial o altamente concentrada (ej: ácido sulfúrico, hidróxido de sodio).

• Un sistema visual de dilución: tubo con 10 mL de la sustancia + volumen de agua necesario para neutralizarla.

• Una muestra microscópica relacionada con la biodiversidad afectada.

• Una pizarra acrílica con la plantilla estructurada (ver imagen arriba).

• Una frase provocadora final.

Los ejemplos entregados en la tabla anterior son orientativos. Cada grupo debe ajustar:

• Las sustancias específicas.

• El pH real medido.

• La muestra microscópica seleccionada.

• La frase provocadora.

🧪🔬 Ejemplo de asignación por estación

Estación	Disolución	Tipo / pH aprox.	Muestra microscópica	Relación con biodiversidad	Frase provocadora
1	Cloro gel (hipoclorito)	Base fuerte / pH ≈ 12	Aspergillus niger (hongo)	Muchos hongos toleran medios ácidos pero mueren en ambientes alcalinos	¿Sabías que un solo lavado con cloro puede afectar miles de litros de agua?
2	Detergente líquido	Base débil / pH ≈ 9-10	Espora de helecho	Las esporas vegetales requieren humedad y pH neutro para germinar	¿Cuánta agua necesitas para que este detergente deje de hacer daño?
3	Jabón de manos	Base débil / pH ≈ 8-9	Epitelio plano estratificado (humano)	Los cambios de pH afectan piel, mucosas y organismos acuáticos similares	¿Este jabón limpia solo tus manos o también el río?
4	Shampoo	Base débil con ácido cítrico / pH ≈ 6-7	Pollen de girasol	Algunos polinizadores y plantas son sensibles a la acidez o basicidad del suelo y agua	¿El agua de tu ducha también lava el ecosistema?
5	Ácido sulfúrico diluido (industrial)	Ácido fuerte / pH ≈ 1-2	Cromosomas humanos	El daño genético por ácido en aguas puede afectar células de organismos expuestos	¿Qué tan ácido puede ser un accidente industrial?
6	Hidróxido de sodio diluido (industrial)	Base fuerte / pH ≈ 13	Epidermis de cebolla (W.M.)	La alcalinidad extrema destruye estructuras celulares simples y complejas	¿Cuánto de esta base fuerte necesita el agua para recuperarse?

📌 Ejemplo de cálculo teórico de volumen de dilución

Supongamos que tienes 10 mL de una solución con pH = 2 (ácido fuerte). Para alcanzar un pH ≈ 7 mediante dilución con agua pura, se puede aplicar la siguiente fórmula:

🧮 Fórmula de dilución

C₁ · V₁ = C₂ · V₂

Donde:

• C₁: concentración inicial

• V₁: volumen inicial (10 mL)

• C₂: concentración final deseada

• V₂: volumen final requerido

🔍 Estimación práctica

Para estimar cuánta agua se necesita para neutralizar un ácido fuerte, primero comparamos las concentraciones de protones [H+] asociadas a cada pH:

• A pH 2, la concentración de protones es: [H⁺] ≈ 10⁻² mol/L

• A pH 7, la concentración de protones es: [H⁺] ≈ 10⁻⁷ mol/L

Esto significa que, para alcanzar el pH neutro, necesitamos reducir la concentración de protones 100 000 veces:

10⁻² ÷ 10⁻⁷ = 10⁵

✅ En otras palabras, se necesita una dilución de 10⁵ veces para pasar de pH 2 a pH 7 usando solo agua.

📐 Cálculo del volumen final

Usamos la fórmula de dilución:

C₁ × V₁ = C₂ × V₂

Donde:

• C₁: concentración inicial

• V₁: volumen inicial (10 mL)

• C₂: concentración final deseada

• V₂: volumen final requerido

Entonces:

V₂ = 10 mL × 10⁵ = 1 000 000 mL = 1 000 L

✅ Conclusión:

Para neutralizar por dilución 10 mL de un ácido fuerte con pH 2, se necesitan 1000 litros de agua.

🧪 Procedimiento experimental para calcular el volumen de neutralización

🧰 Materiales:

• Tubo de ensayo

• Probeta de 100 mL

• pH-metro o papel indicador de pH

• Cuentagotas

• Agua destilada

• Vaso de precipitado (500 mL o más)

• Sostén para tubos o gradilla

• Etiquetas y lápiz

🧫 Procedimiento:

1. Verter 10 mL de la disolución en un vaso.

2. Medir el pH inicial.

3. Agregar agua destilada de a 50 mL por vez, mezclar suavemente.

4. Medir el pH luego de cada adición.

5. Registrar el volumen total cuando el pH llegue a 6.5–7.5.

6. Trasladar el volumen final total a botellas de plástico etiquetadas.

7. Repetir el proceso con la segunda sustancia.

   
   

⚠️ Para sustancias peligrosas (como ácidos o bases fuertes), realizar diluciones previas o usar concentraciones bajas.

🎥 Video sugerido: ¿Cuánta agua se necesita para diluir un ácido?

📺 Enlace al video:🔗 https://www.youtube.com/watch?v=K09kfBHmjmg

🧪 Propósito del video:

Este video del canal Date un Vlog explica de manera clara y visual el concepto de dilución aplicado a una solución ácida fuerte, y muestra cuánta agua sería necesaria para reducir su acidez a un nivel seguro o neutro. Es ideal para reforzar los conceptos de:

• Concentración de protones [H+][H^+][H+]

• Relación entre pH y dilución

• Impacto ambiental de desechar ácidos al medioambiente

• Relación entre teoría y estimaciones reales

📝 Actividad sugerida:

Después de ver el video, responde en grupo las siguientes preguntas:

1. ¿Qué semejanzas y diferencias encuentras entre el cálculo mostrado en el video y el que hicimos en esta guía?

2. ¿Por qué no basta con “echarle agua” a un ácido para que deje de ser peligroso?

3. ¿Cómo se relaciona este contenido con el experimento de tu estación?

4. ¿Qué ocurre si el pH de un río o lago se altera constantemente con vertidos ácidos o básicos?

5. ¿Qué estrategias podrías proponer para disminuir la contaminación por productos domésticos?

Observaciones complementarias:

El cálculo de agua necesaria para neutralizar un ácido o base fuerte, es sólo una estimación.

• Esta estimación no considera la capacidad buffer del agua ni los límites prácticos de la neutralización por dilución, pero eso es aceptable para una actividad educativa centrada en modelos y órdenes de magnitud, como propone el OA 3 del módulo mencionado:

  Modelar los efectos del cambio climático en diversos ecosistemas y sus componentes biológicos, físicos y químicos, y evaluar posibles soluciones para su mitigación.programa 3-4MED Módulo …

• También se alinea con el desarrollo de habilidades como:

  • Argumentación científica (OA e)

  • Uso de modelos (OA f)

  • Evaluación crítica de soluciones (OA i)