Laboratorio virtual de enlace en sólidos: propiedades

Este laboratorio virtual de enlace en sólidos sigue el laboratorio de AP Chemistry en el que los estudiantes reciben sólidos blancos sin etiqueta y deben deducir el enlace de cada uno a partir de sus propiedades. También encaja con el tema de AQA GCSE sobre cómo la estructura y el enlace explican las propiedades. Los estudiantes calientan cada muestra, prueban si se disuelve en agua y en hexano, y prueban la conductividad en estado sólido, fundido y en disolución. También la golpean con un martillo. Completan una tabla de propiedades, clasifican cada incógnita como iónica, molecular simple, metálica o covalente reticular, y eligen una razón. Después Comprobar corrige las dos cosas.

Relación con el currículo

• AP Chemistry Unit 2 (temas 2.3 Structure of Ionic Solids y 2.4 Structure of Metals and Alloys) y Unit 3, tema 3.2 Properties of Solids. También el laboratorio de AP Chemistry sobre la identificación del enlace de sólidos desconocidos a partir de sus propiedades.
• AQA GCSE Chemistry 4.2.2: cómo se relacionan el enlace y la estructura con las propiedades de las sustancias. Abarca los compuestos iónicos, las moléculas pequeñas, las estructuras covalentes gigantes y los metales.

Simulic no está afiliado al College Board ni a AQA, ni cuenta con su respaldo.

Antes del laboratorio (5 min)

Pide a los estudiantes que se comprometan con una predicción:

"La sal de mesa y el azúcar de mesa se disuelven en agua. Introduces un circuito con pila y bombilla en cada disolución. ¿Qué disolución enciende la bombilla?"

Muchos estudiantes dicen "las dos, porque las dos se disuelven". Guarda los votos para más tarde.

Método en la simulación

Parte A: práctica con sustancias conocidas

1. Pon Modo en Sustancias conocidas. Elige NaCl y sacarosa por turnos, pon Prueba en Conductividad: disolución y pulsa Disolver e Introducir electrodos. Anota qué bombilla se enciende. Así se pone a prueba la predicción.
2. Elige NaCl, Prueba Calentamiento, Fuente de calor Mechero Bunsen, y pulsa Calentar. Luego cambia a Horno eléctrico y vuelve a calentar. Lee la temperatura en la que la gráfica se vuelve plana.
3. Repite el calentamiento con estaño y con grafito.

Parte B: incógnitas

4. Pon Modo en Sustancias desconocidas con 4 muestras. Con 4 incógnitas, cada uno de los cuatro tipos aparece exactamente una vez.
5. Con cada muestra, haz las siete pruebas y anota cada resultado con los botones bajo los pasos. Usa el horno cuando una muestra no funda con el mechero Bunsen.
6. Elige un tipo y una razón para cada incógnita y pulsa Comprobar.

Muestra	Punto de fusión	Agua	Hexano	Conduce en sólido	Conduce fundido	La disolución conduce	Martillo
A
B
C
D

Resultados esperados

Lecturas de la simulación en el modo Sustancias conocidas:

Sustancia	Calentamiento	Solubilidad	Conductividad	Martillo
NaCl	No funde con el Bunsen (llega a unos 590 °C); plana a 801 °C en el horno	solo en agua	sólido no; fundido y disolución sí	se rompe en trozos
Sacarosa	funde a 186 °C y se vuelve marrón	solo en agua	nunca	quebradiza
Cera de parafina	se ablanda entre 50 y 65 °C, sin tramo plano	solo en hexano (flota en agua)	nunca	blanda, se aplasta
Estaño	plana a 232 °C	en ninguno	sólido y fundido sí	se aplana
Grafito	no funde ni en el horno (unos 1080 °C)	en ninguno	sólido sí	blando, se descama
SiO₂ (arena)	no funde ni en el horno	en ninguno	nunca	granos muy duros

• La disolución de sal enciende la bombilla y la de azúcar no. Que una sustancia se disuelva no demuestra por sí solo que sea iónica.
• La prueba del fundido necesita el horno para el NaCl. Con el mechero Bunsen no funde, y la simulación indica que la prueba no puede mostrar nada.
• El grafito es la trampa: conduce en estado sólido, pero no funde y se descama en lugar de aplanarse. Así que es covalente reticular, no metálico.

Preguntas para los estudiantes

1. (Predicción, se repite después del laboratorio) ¿Qué disolución, la de sal o la de azúcar, enciende la bombilla?
2. ¿Cuál es una variable controlada en la prueba de conductividad de la disolución?
3. ¿A qué temperatura funde el NaCl en el horno eléctrico?
4. ¿Qué tipo de sustancia corresponde a una tabla de propiedades dada?
5. Explica por qué el NaCl conduce fundido o disuelto, pero no en estado sólido.

Respuestas para el docente: (1) Solo la disolución de sal. (2) El circuito (pila, bombilla, electrodos) y el volumen de agua. (3) 801 °C (se acepta 796–806). (4) Covalente reticular: la tabla describe el grafito. (5) En el sólido, los iones están fijos en la red y solo pueden vibrar. Fundido o disuelto, los iones pueden moverse libremente y transportar la carga.

Ideas erróneas frecuentes

• "Se disuelve en agua, así que es iónica." La sacarosa y la urea se disuelven pero nunca conducen. Prueba si la disolución conduce.
• "Conduce en estado sólido, así que es un metal." El grafito también conduce. Usa además la prueba del martillo y el punto de fusión.
• "Los compuestos iónicos conducen porque contienen electrones que se mueven." En un fundido o en una disolución, lo que se mueve son los propios iones. Los sólidos iónicos no conducen en absoluto.

Ampliación

• Imágenes de partículas: después de un Comprobar correcto, los estudiantes cambian la imagen de partículas del NaCl entre Sólido, Fundido y Disuelto en agua, y explican cada resultado de la bombilla en una frase.
• Casos límite: compara el KI (funde a 681 °C) con el estaño (232 °C). ¿Por qué el punto de fusión por sí solo no basta para decidir el enlace?

Preguntas frecuentes

¿Las incógnitas cambian de un estudiante a otro?

Sí. Cada vez que se pulsa Nuevas muestras se eligen sustancias nuevas, así que los estudiantes no pueden compartir respuestas. Con 4 incógnitas siempre aparece una de cada tipo, lo que permite comprobar bien su razonamiento.

¿Por qué algunas muestras necesitan el horno eléctrico?

La simulación modela un mechero Bunsen y un crisol que llegan a unos 600 °C. El NaCl, el KI, el CaCl₂ y el aluminio funden por encima de esa temperatura. Los estudiantes deben usar el horno antes de anotar "no funde".

¿Es seguro que sustituya a la práctica real?

Cubre los pasos peligrosos: sales fundidas que salpican, hexano inflamable y urea que se descompone. Muchos docentes siguen dejando que los estudiantes prueben en el laboratorio pequeñas muestras de sal y de azúcar para la solubilidad y la conductividad de la disolución.

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