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Reacciones químicas un enfoque integrado

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  • 1. CÓMO SE EXPERIMENTA Reacciones químicas: un enfoque integrado María Cristina Grasselli, Viviana Colasurdo* Abstract (Chemical reactions: an integrated como una construcción de conocimientos, están lle- approach) vando a una integración funcional de dichas activi- The aim of this paper is to present a teaching propo- dades, sin que sea posible distinguir entre teoría, sal of chemical reactions, as an attempt to overcome prácticas de laboratorio o problemas. the division between theory, laboratory and problem Con relación a la enseñanza y aprendizaje de la classes, and the difficulties that this division originates. química universitaria en la República Argentina, A. Raviolo y otros (2000) señalan que la existencia de fragmentación intradisciplinar e interespacios de en- Resumen señanza origina que los capítulos o unidades se En este trabajo se presenta una propuesta de ense- aborden, o sean percibidos por los alumnos, como ñanza del tema reacciones químicas, que apunta a compartimentos no relacionados entre sí. Sin una superar la fragmentación entre las clases de teoría, secuencia de complejidad creciente, donde los con- problemas y prácticas de laboratorio, con las dificul- ceptos anteriores se pongan en juego o se apliquen tades que ello origina. en los temas nuevos, se dificulta la presentación Con esta metodología se intenta favorecer la unificada de la asignatura y la transferencia de los integración de conceptos previos, el desarrollo de conceptos de un espacio a otro. la capacidad crítica y la participación del alumnado. Afirman que estos obstáculos en la presentación de la enseñanza no facilitan el aprendizaje significa- Introducción tivo de conceptos químicos, los cuales deben estruc- La convergencia de las investigaciones realizadas en turarse dentro de la disciplina con un orden jerárqui- torno a las prácticas de laboratorio, los problemas de co y lógico. lápiz y papel, y el aprendizaje conceptual, se convier- Asimismo, destacan la importancia del aprendi- ten, según Gil Pérez y otros (1999), en un fuerte zaje cooperativo frente a la comunicación unidirec- apoyo a las propuestas de aprendizaje de las ciencias cional predominante en la enseñanza universitaria, como un proceso de investigación dirigida. Sobre que impide la formulación de preguntas y el inter- esta base cuestionan la distinción clásica entre ‘‘teo- cambio entre estudiantes. ría’’, ‘‘práctica de laboratorio’’ y ‘‘problemas’’, acep- En este trabajo se presenta una propuesta de tada como algo natural en la enseñanza de las cien- enseñanza del tema reacciones químicas, principal- cias. A partir del resultado de sus investigaciones y mente en solución, que apunta a superar las dificul- de todo el desarrollo de la didáctica de las ciencias tades antes planteadas. afirman que dicha separación no está justificada y Se propone una metodología de trabajo que puede constituir un obstáculo para una efectiva re- tiende a la formación integral del alumno, en la que novación de la enseñanza de las ciencias. Muestran los estudiantes, agrupados, abordan situaciones pro- que investigaciones realizadas en los tres campos blemáticas, interaccionando con los otros grupos, privan de sentido a esta separación que no guarda como así también con los docentes y los textos. paralelismo alguno con la actividad científica real y su persistencia en la enseñanza contribuye a trans- Metodología mitir una visión deformada de la ciencia. La propuesta fue implementada en un curso de Afirman que los intentos realizados, que plan- Introducción a la Química con 25 alumnos, corres- tean el aprendizaje de dominios científicos concretos pondiente al primer año de las carreras de Ingeniería Química y Profesorado en Física y Química de la Universidad Nacional del Centro de la Provincia de * Facultad de Ingeniería, UNICEN, Del Valle 5737, 7400, Olavarría, Buenos Aires, Argentina. Buenos Aires, Argentina. Correo electrónico: cgrassel@fio.unicen.edu.ar La unidad Reacciones Químicas se encuentra Recibido: 16 de abril 2001; aceptado: 11 de julio de 2001. ubicada en el programa de la asignatura de manera Octubre de 2001 233
  • 2. CÓMO SE EXPERIMENTA tal que, se han tratado previamente las unidades Esto apunta a hacer más ameno el trabajo, sin referentes a estructura atómica, enlace químico, fuer- dejar de lado la comparación de resultados, al tiem- zas intermoleculares, estados de agregación de la po que fomenta el intercambio de ideas entre los materia y propiedades de las soluciones. Al mismo grupos. tiempo, se desarrollan los conocimientos básicos Durante la resolución del problema el estudian- necesarios para llevar a cabo un análisis más profun- te afronta momentos de acción y de reflexión, donde do en unidades posteriores (equilibrio químico, equi- no sólo se desarrollan habilidades manuales, sino librio iónico, cinética, electroquímica). también habilidades de pensamiento y emocionales, Esta propuesta de investigación dirigida, puede cuya importancia discute ampliamente Rugarcía ser dividida en tres fases: (2000). • Presentación de un problema experimental El momento de reflexión pretende que el edu- • Resolución del problema cando reconstruya interiormente lo realizado, y a • Análisis de resultados-Sintesis partir de esto vaya incorporando nuevos conceptos a sus esquemas mentales. El trabajo práctico se lleva La función del docente, en las distintas fases, es la de a cabo en forma secuencial y cooperativa, despertan- orientar la actividad, estimular consultas entre los do de esta manera interés y curiosidad por parte del alumnos, replantear las preguntas que se generen y alumnado. sintetizar las propuestas, entre otras. Es el propio alumno quien, guiado por el per- Análisis de resultados-Síntesis sonal docente, elabora los fundamentos teóricos co- El análisis de resultados se fomenta mediante una rrespondientes al tema en cuestión, analizando las exposición y discusión guiada por el cuerpo docente, evidencias experimentales sobre la base de lo estu- que permite la elaboración de una grilla (Anexo 2), diado en unidades temáticas anteriores (enlaces cuyas filas se van construyendo y completando en químicos, líquidos y sólidos, propiedades de las so- forma gradual, dando continuidad a la tarea comen- luciones), con el complemento de búsquedas bibli- zada en el trabajo práctico anterior, donde se carac- ográficas rápidas, en ocasiones suplidas por una terizaron las soluciones preparadas (ocho primeras breve exposición teórica de los docentes. filas de las grillas). De esta manera se analizan las evidencias expe- Presentación del problema rimentales y, a partir de las mismas, se elaboran El problema planteado incluye ensayos sencillos de interpretaciones acerca de lo que ocurre microscó- realizar y visualmente atractivos. El mismo se pre- picamente en cada reacción, identificando y carac- senta a los alumnos por medio de una guía (Anexo terizando cada una de las series. 1), donde se indican pautas operativas generales. Se Esta forma de trabajo enfrenta al alumno con la proponen cuatro series de reacciones correspondien- necesidad de llevar a cabo búsquedas bibliográficas, tes a reacciones de precipitación, ácido-base, redox y, reorganizar sus conocimientos, reflexionar junto a en último lugar, una que integra las anteriores. sus pares y el cuerpo docente, sobre el trabajo reali- Cada serie presenta varias reacciones del mismo zado y las dificultades encontradas. tipo, a fin de establecer comparaciones y caracterís- Se recorren caminos en ambos sentidos, expli- ticas generales. cativos y predictivos, a fin de lograr que los alumnos Cabe aclarar que las soluciones a utilizar son perciban la utilidad de los conocimientos, constru- preparadas y caracterizadas, en un trabajo de labo- yendo relaciones y anclajes más duraderos de los ratorio anterior, por los propios alumnos. conceptos (Raviolo, 1996). Resolución del problema Evaluación de la propuesta Para llevar a cabo las actividades propuestas, se La actividad demandó un total de seis horas. Se forman comisiones de dos integrantes, asignándose observó durante la misma, que los alumnos trabaja- a cada una de ellas alguna reacción de las distintas ron con entusiasmo, en forma organizada, cooperan- series, de manera tal que cada una de las reacciones do entre ellos y consultando al cuerpo docente. sea efectuada al menos por dos comisiones, y que Al momento de interpretar los resultados, se cada comisión realice al menos una reacción de cada generó un ambiente de participación, en el cual serie. los estudiantes formularon preguntas, aportaron y 234 Educación Química 12[4]
  • 3. CÓMO SE EXPERIMENTA discutieron posibles respuestas, logrando así relacio- en cañerías, fabricación de cal y acción de los nar la evidencia experimental con los conceptos antiácidos entre otras). desarrollados anteriormente. • Favorece la participación y retroalimenta la curio- Complementariamente, los informes escritos sidad, despertando en el estudiante el interés por presentados, luego de realizado este trabajo práctico profundizar el análisis de cada tipo de reacción en de laboratorio, mostraron una adecuada descripción unidades posteriores. e interpretación de los distintos tipos de reacciones • Las grillas propuestas resultan útiles para reunir químicas. información y conocimientos acerca de cada uno Cabe destacar también, que al momento de de los tipos de reacción, en forma clara y precisa. evaluar el tema, se obtuvieron respuestas mejor fun- damentadas, que en ocasiones anteriores, donde la Proyección metodología empleada incluía clases teóricas y de A partir de esta experiencia, y a fin de aplicar siste- trabajo de laboratorio en espacios diferenciados (Ra- máticamente enfoques integradores, se están selec- violo, 2000). cionando temas y diseñando, para los mismos, acti- vidades de este tipo, a llevarse a cabo durante el Conclusiones desarrollo de la asignatura. Se considera que la aplicación de esta propuesta: Bibliografía • Favorece la integración de conceptos previamen- Gil Pérez y otros, ¿Tiene sentido seguir distinguien- te analizados, correspondientes a los temas de do entre aprendizaje de conceptos, resolución enlaces químicos, fuerzas intermoleculares, con- de problemas de lápiz y papel y realización de ductividad, solubilidad, etcétera, aplicándolos a prácticas de laboratorio?, Enseñanza de las Cien- los diferentes tipos de reacciones químicas en cias, 17 [2], 311-320, 1999. solución. Raviolo, A., Enfoque integrador de los contenidos • Conduce a que los alumnos tengan la oportuni- conceptuales en los cursos de Química General, dad de desarrollar su capacidad crítica, acumulen Memorias Primer Congreso de Enseñanza de Ingenie- experiencia en el manejo del material de labora- ría, 324-331, 1996. torio, y así puedan construir contenidos concep- Raviolo, A., Gennari F. y Andrade G. J., Integración tuales y procedimentales que les permitan inter- conceptual en cursos de Química General, Educ. pretar las problemáticas planteadas y otras Quím., 11 [1] 178-181, 2000. situaciones relacionadas (por ejemplo: determi- Rugarcía, A., ‘‘Los retos en la formación de ingenie- nación de cloruros en aguas, formación de sarro ros químicos’’, Educ. Quím., 11[3], 319-330, 2000. Anexo 1. Guía entregada al alumno Universidad Nacional del Centro 13- Zn (s) 17- S (s) 21- I2 (s) Facultad de Ingeniería 14- Cu (s) 18- CH3COOH 0.1 M 22- KBr 0.1 M Departamento de Ingeniería Química - Área de Química 15- CuSO4 0.1 M 19- K2Cr2O7 0.1 M Cátedra: Introducción a la Química 16- ZnSO4 0.1 M 20- Br2 (l) Trabajo práctico N° 6: Reacciones químicas ---- Determinar para cada una de las soluciones anteriores la Usted dispone de las siguientes sustancias y soluciones conductividad y la acidez. ---- Realizar las siguientes mezclas, de acuerdo con lo que se 1- NaOH 0.1 M 5- HCl 6 M 9- BaCl2 0.1 M indica a continuación, y determinar la acidez luego de la 2- HCl 0.1 M 6- Na2 CO3 0.1 M 10- NH3 0.1 M reacción. 3- AgNO3 0.01 M 7- Pb(NO3)2 0.1 M 11- FeS (Pirita de hierro ---- Discutir los resultados obtenidos después de realizada cada serie. 4- NaCl 0.1 M 8- KI 0.1 M 12- CaCO3 (caliza) ---- Informar los mismos. Octubre de 2001 235
  • 4. CÓMO SE EXPERIMENTA Primera serie Segunda serie (a) Mezclar 1 mL de 4 con gotas de 3. (e) Mezclar 1 mL de 1 con 1 mL de 2. (B) Repetir (a) pero reemplazar 4 con agua de canilla. (f) Mezclar 1 mL de 5 con 1 mL de 1. (c) Mezclar 1 mL de 7 con 1 mL de 8. (g) Mezclar 1 mL de 2 con 1 mL de 10. (d) Mezclar 1 mL de 9 con 1 mL de 6. (h) Mezclar 1 mL de 18 con 1 mL de 10. (i) Mezclar 1 mL de 18 con 1 mL de 1. Tercera serie Cuarta Serie (j) A un trocito de 13 agregar 1 mL de 5. (p) Colocar en un tubo de ensayo una pequeña porción de 17 y (k) A un trocito de 13 agregar 1 mL de 15 calentar a la llama. (l) A un trocito de 14 agregar 1 mL de 16. q) A unos pocos cristales de 11 agregar 1 mL de 5. m) Mezclar 1 mL de 19 con 1 mL de 8 y 1 mL de 2. (r) Colocar en el horno un crisol de porcelana conteniendo (n) Mezclar 1 mL de 20 con 1 mL de 8. aproximadamente 1 g. de 12. Calentar a 850 °C durante 2 horas. (o) Mezclar una punta de espátula de 21 con 1 mL de 22 Una vez frío agregar agua. (s) Mezclar 0.5 mL de 19 con 1 mL de 1 Anexo 2. Ejemplos de grillas típicas obtenidas GRILLA PRIMERA SERIE NaCl AgNO3 Agua Canilla Pb(NO3 )2 KI BaCl2 Na2CO3 0.1M 0.01M 0.1M 0.1M 0.1M 0.1M Compuesto puro, ¿iónico o covalente? Conducción eléctrica Tipo de electrolito Ionizado, ¿100%, % bajo o 0%? pH ¿Ácido, base o neutro? Tipo de especie predominante en solución Atracciones predominantes Características del producto a) c) d) Producto de reacción - Solubilidad tabulada Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta Características del producto b) Producto de reacción - Solubilidad tabulada Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta Tipo de reacción 236 Educación Química 12[4]
  • 5. CÓMO SE EXPERIMENTA GRILLA SEGUNDA SERIE HCl (6M) NaOH HCl NH3 CH3COOH (0.1M) (0.1M) (0.1M) (0.1M) Compuesto puro, ¿iónico o covalente? Conducción eléctrica Tipo de electrolito Ionizado, ¿100%, % bajo o 0 %? pH ¿Ácido, base o neutro? Tipo de especie predominante en solución Atracciones predominantes pH final e) h) Productos de reacción Características del producto Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta pH final f) g) Productos de reacción Características del producto Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta pH final i) Producto de reacción Características del producto Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta Tipo de reacción Octubre de 2001 237
  • 6. CÓMO SE EXPERIMENTA GRILLA TERCERA SERIE HCl Zn Zn CuSO4 Cu ZnSO4 K2Cr2O7 KI Br2 KI I2 KBr (6M) (0.1M) (0.1M) (0.1 M) (0.1 M) (0.1 M) (0.1 M) Sustancia pura, ¿iónica, covalente o elemento? Conducción eléctrica Tipo de electrolito Ionizado, ¿100 %, % bajo o 0 %? pH ¿Ácido, base o neutro? Tipo de especies presentes Atracciones predominantes Evidencia de reacción j) k) l) m) n) o) Productos de reacción Estados de oxidación (reactivos) Estados de oxidación (productos) Cambio en el estado de oxidación Posición relativa en la serie electroquímica Posición relativa en la Tabla Periódica Características del producto Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta Tipo de reacción 238 Educación Química 12[4]
  • 7. CÓMO SE EXPERIMENTA GRILLA CUARTA SERIE S (s) FeS (s) HCl CaCO3 (s) H2O K2Cr2O7 NaOH (6 M) (0.1 M) (0.1 M) Sustancia pura, ¿iónica covalente o elemento? Tensión (V) Tipo de electrolito Ionizado, ¿100 %, % bajo o 0 %? pH ¿Ácido, base o neutro? Tipo de especies presentes Atracciones predominantes Evidencia de reacción p) q) r) s) Producto de reacción Estados de oxidación (reactivos) Estados de oxidación (productos) Cambio en estado de oxidación pH final Características del producto Solubilidad del producto Ecuación molecular Ecuación iónica Ecuación iónica neta Tipo de reacción Octubre de 2001 239

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