Cristales elaborados en frío: 9 pasos (con imágenes)

2023 Autor: Alyssa Boolman | [email protected]. Última modificación: 2023-11-26 21:02

Esta lección fue diseñada para brindar experiencia práctica a los estudiantes de Ciencias de la Tierra (NY Regents) en la formación de rocas ígneas, pero se hizo en condiciones ambientales más seguras de lo que requerirían las rocas derretidas. A través de la observación de la cristalización en diferentes condiciones de temperatura, los estudiantes pueden hacer modelos de los procesos que conducen a diferentes rangos de tamaño de cristal y la velocidad a la que se forman. Se requiere un microscopio para ver en tiempo real la formación de cristales (sin embargo, como puede ver en la imagen de arriba, la diferencia de tamaño se puede ver a simple vista) y en mi escuela todos los estudiantes tienen Ipads emitidos por la escuela, así que decidí para construir un conjunto de microscopios para teléfonos inteligentes en la clase (un saludo al usuario de instructables Yoshinok), porque los biólogos en mi edificio acaparan todos los microscopios para ver sus cosas pegajosas y repulsivas. El uso de un dispositivo digital permite a los estudiantes grabar videos en tiempo real del fenómeno que observan y no solo del resultado. También señalaría que si usa un Ipad en lugar de un teléfono inteligente, es posible que desee jugar con las dimensiones, ya que se necesitó un poco de delicadeza para ajustar un Ipad a las dimensiones informadas.

Suministros

• Salicilato de fenilo (fuente de nuestro derretimiento de "lava") también conocido como "salol"
• Microscopio o el microscopio de teléfono inteligente mencionado anteriormente

• Portaobjetos de microscopio

  Opcional: fotocopié papel cuadriculado en papel transparente y lo pegué a mis diapositivas para hacer referencia al tamaño del cristal. Esto se vende a través de proveedores de Science, pero si tiene un presupuesto limitado, mi estilo rápido y sucio le ahorrará $ 40 si ya tiene diapositivas en blanco. Usé barras de pegamento para adherir la transparencia y no se secó, pero no afectó negativamente el resultado

• Plato caliente
• Tubo de ensayo para la masa fundida
• Goteros o jeringas o pipetas
• Vaso para baño de agua caliente
• Congelador o hielo (debe enfriar uno de los portaobjetos del microscopio para que tenga una tasa de cristalización diferente)
• Conjunto de muestras de rocas ígneas
• EPI: gafas, delantales, guantes

Paso 1: El gancho: pastelero de baja confianza

Para presentar el tema y despertar el interés de los estudiantes, les digo que les hice un regalo durante nuestras vacaciones de invierno. ¡Caramelo! ¡Vamos, los profesores de Ciencias de la Tierra no pueden resistirse a los juegos de palabras físicos gratuitos! Aunque no soy el mejor cocinero, y no estaba seguro de cómo hacerlos, pusieron un caramelo de roca azul en el congelador para que se enfriara, y un caramelo de roca roja se dejó en la encimera durante días. Así que les pido a los estudiantes que hagan una lluvia de ideas de por qué terminaron con diferentes texturas, para que piensen en el tiempo necesario para solidificarse.

Paso 2: preparar el derretimiento

Justo antes de que entren sus estudiantes, debe derretir el salicilato de fenilo en el baño de agua caliente. (este producto químico no es muy peligroso y la MSDS se puede encontrar aquí; sin embargo, cuanto más tiempo pase como líquido y más vaporización ocurra, más olor a fenilo habrá, así que es mejor programarlo correctamente y abrir las ventanas de su habitación). El salicilato de fenilo tiene un punto de fusión de ~ 40 ° C. Divida unos gramos y dé a cada grupo. Tendrán que dividir esto en al menos dos ensayos (el portaobjetos a temperatura ambiente y el portaobjetos de cristal elaborado en frío), para que puedan manejarlo ellos mismos o podrían tener 2 tubos de ensayo para dividirlo en partes iguales en el baño de agua caliente de su vaso de precipitados..

Paso 3: registrar las observaciones

Los estudiantes deben observar o registrar digitalmente la cristalización de la masa fundida en un portaobjetos a temperatura ambiente y luego en un portaobjetos frío del congelador o en hielo. Los estudiantes deben prestar atención principalmente al tamaño del cristal, sin embargo, se pueden hacer extensiones para discutir:

• Tiempo necesario para cristalizar completamente
• ¿Cuántos sitios de nucleación de crecimiento de cristales hay?
• ¿Qué sucede cuando los cristales de una fuente se encuentran y se entrelazan con los cristales de otra fuente?
• La presencia y enrollamiento de burbujas en la masa fundida cristalizada.

(disculpas por la mala calidad del video, me di cuenta más tarde, después de demostrar esto en mi Smartboard a través de (airshare desde el Ipad) a la clase, nunca grabé las buenas demostraciones, ¡solo se ejecutaron en vivo! ¡y hazlo por tu cuenta para ver lo increíble que puede llegar a ser!)

Paso 4: crear un modelo cualitativo de crecimiento de cristales en función de las condiciones ambientales

Desarrollé esta tarea proporcionando una cáscara y un ejemplo de café enfriado. Algunos estudiantes hicieron un excelente trabajo y algunos necesitaron un poco más de dirección.

Paso 5: Aplicar el modelo

Los estudiantes emplearán el modelo que crearon, junto con el conocimiento previo del color para indicar la composición mineral y su Tabla de referencia de ciencias de la tierra para identificar rocas ígneas por textura y composición.

A través de esta actividad, los estudiantes deben poder diferenciar entre rocas ígneas con cristales visibles y una textura de grano grueso, y rocas ígneas con cristales de grano fino que no se pueden ver individualmente en la forma de la muestra de la mano sin realce visual. El concepto clave aquí se centra en el hecho de que el entorno donde este magma o lava se enfría impacta directamente en el tiempo que tarda en solidificarse y, por lo tanto, en el tamaño de los cristales que se permite que se formen en el marco de tiempo dado. Los cristales grandes / rocas de textura gruesa se forman a partir del enfriamiento y la solidificación muy por debajo de la superficie de la Tierra, donde está aislada por la roca circundante, y se enfría lentamente permitiendo que las moléculas se nucleen en el cristal durante más tiempo, aumentando el tamaño de los cristales (piense en el café en un termo, está aislado y retendrá el calor durante más tiempo). El magma que llega a la superficie de la Tierra ahora se conoce como lava y se enfriará mucho más rápidamente, lo que dará lugar a un tamaño de cristal pequeño y una textura de grano fino * piense en derramar café sobre la mesa, tiene más superficie expuesta y la varita perderá calor más rápido que en la taza o termo

TL; DR

Deslizamiento frío = enfriamiento rápido = pequeños cristales análogos a las rocas volcánicas de grano fino (formadas sobre la superficie de la Tierra)

Diapositiva de temperatura ambiente = enfriamiento más lento = cristales más grandes análogos a las rocas ígneas plutónicas de grano grueso (formación debajo de la superficie)

Paso 6: Romper el modelo (y modificaciones del plan)

Los científicos modelan los fenómenos naturales para comprender las intrincadas relaciones y la comunicación entre los sistemas naturales y predecir los comportamientos futuros. Los modelos se hacen mejor, llevándolos al límite hasta que se rompen y ya no funcionan para todos los componentes que representan. Para incluir esta experiencia en la lección, agrego muestras de rocas que tienen texturas vítreas o vesiculares (bolsas de gas). Esto se puede utilizar como una actividad de extensión para discutir las condiciones bajo las cuales se forman las rocas ígneas Escoria, Piedra pómez, Basalto vesicular / Riolita / Andesita y Obsidiana.

Paso 7: Reflexiona

Haga que los estudiantes reflexionen sobre qué tan bien su modelo replica el fenómeno natural de la formación de rocas ígneas.

Paso 8: Evaluar el aprendizaje de los estudiantes

Utilice los documentos adjuntos para medir si los estudiantes comprenden con éxito el concepto de tamaño de cristal frente al entorno de formación.

Paso 9: Plan de lección del maestro / Justificación y archivo de hoja de trabajo del estudiante

Encuentre el plan de lección formal adjunto y la hoja de trabajo del estudiante que acompaña a esta actividad.