transformaciones químicas y química ambiental

410 Pages·2002·6.65 MB·Spanish

Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Usted y nosotros emprendemos hoy un camino a partir del cual se instala
esta comunicación, peculiar por su modalidad y por el tiempo y el espacio
en el que se sitúa, que surge como resultado de compartir la preocupación
acerca de cómo optimizar la práctica docente en química. Preocupación que
surge de uno de los cuestionamientos que más asiduamente enmarcan nuestra
tarea profesional: ¿cómo lograr que los jóvenes no rechacen este campo
disciplinar y se sientan atraídos por la aventura de conocer más y mejor
la química y su mundo?
Ministra de Educación, Ciencia y Tecnología de la Nación
Dra. Graciela Giannettasio
Secretario de Educación
Dr. Ricardo Biazzi
Subsecretaria de Equidad y Calidad
Lic. Marta Blanco
Directora Nacional de Gestión Curricular y Formación Docente
Prof. Mónica Farias
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 1 de 410

INDICE
Acerca de los autores............................................................................11
Fundamento de la propuesta................................................................14
CAPITULO 1: Transformaciones químicas y ambiente,
la visión macroscópica
Acerca de este capítulo..................................................................................26
Cómo está organizado este capítulo.................................................................26
Las tendencias en la enseñanza de las ciencias..............................................28
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1................................................................................28
➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................30
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 2................................................................................31
Enseñanza por transmisión de conocimientos ya elaborados..........................31
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 3................................................................................33
Enseñanza por descubrimiento autónomo........................................................33
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 4................................................................................36
La enseñanza acorde con el proceso de producción de los conocimientos
científicos..........................................................................................................36
¿Un nuevo paradigma?.....................................................................................39
Resumiendo......................................................................................................39
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 5................................................................................40
La visión macroscópica........................................................................41
Transformaciones químicas y ambiente..............................................41
El Gran disparo: un modelo del origen de todo.................................................41
Origen, evolución y composición química de la Tierra......................................43
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 6................................................................................46
➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................47
La Tierra en clave química................................................................................47
Un subsistema dentro de otro: la litosfera....................................................49
➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................51
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N°7.................................................................................55
El subsistema hidrosfera..............................................................................55
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 2 de 410

➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................59
Un poderoso subsistema, la atmósfera........................................................62
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 8................................................................................68
➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................69
Reacciones químicas y la generación de energía............................................70
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 9................................................................................73
Reacciones químicas y el origen de la vida......................................................75
➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................76
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 10..............................................................................80
Perspectiva didáctica............................................................................80
Repensando el perfil del egresado...................................................................82
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 11..............................................................................82
Las ideas previas..............................................................................................84
➜➜➜
Aportes y Sugerencias................................................................85
Las preconcepciones de los alumnos..........................................................85
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 12..............................................................................90
Preparando la unidad para su tratamiento en el aula.......................................92
(cid:205)
Una premisa para no olvidar............................................................95
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 13..............................................................................95
Alternativas para el trabajo en el aula...............................................................99
Referencias bibliográficas..................................................................105
Actividades experimentales................................................................107
Una salida de campo......................................................................................107
La combustión.................................................................................................108
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................108
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................109
Actividades de evaluación parcial......................................................110
Clave de respuestas............................................................................111
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 6...................................................................................111
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 8...................................................................................112
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 10.................................................................................117
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 3 de 410

CAPITULO 2: Átomos y moléculas, los actores
microscópicos de las
transformaciones químicas
A modo de introducción......................................................................119
La organización del capítulo...........................................................................119
Los Modelos en el aula...................................................................................120
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1..............................................................................120
Los actores microscópicos ................................................................124
Átomos y moléculas: Una revisión de los modelos y su evolución124
Los modelos atómicos....................................................................................124
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 2..............................................................................125
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................128
El átomo de Bohr............................................................................................129
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................131
Dualidad onda-partícula y el principio de incertidumbre.................................133
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................134
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................136
El átomo cuántico............................................................................................137
Los números cuánticos y el principio de exclusión de Pauli...........................139
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................142
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................143
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 3..............................................................................144
Los modelos de unión química: el contexto histórico......................................145
El modelo de unión química de Lewis.............................................................146
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................146
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................149
El modelo cuántico de unión química: orbitales moleculares.........................150
La geometría molecular..................................................................................156
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................158
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................160
Uniones que involucran un gran número de átomos: unión iónica y metálica 163
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 4 de 410

➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................164
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 4..............................................................................168
Perspectiva didáctica..........................................................................169
Conceptos e ideas básicas.............................................................................169
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 5..............................................................................169
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................170
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 6..............................................................................171
¿Qué saben los alumnos sobre las transformaciones químicas a nivel
microscópico?.................................................................................................171
El enfoque CTS (Ciencia, Tecnología y Sociedad).........................................173
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 7..............................................................................174
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................176
Preparación de la unidad para su tratamiento en el aula................................176
La resolución de problemas escritos y la organización de trabajos prácticos 178
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 8..............................................................................178
La resolución de problemas escritos en química............................................179
(cid:205)
Problema 1 a (tradicional):.............................................................180
(cid:205)
Problema 1 b (abierto, equivalente a 1a).......................................181
(cid:205)
Problema 2 a (tradicional):.............................................................181
(cid:205)
Problema 1 b (abierto, equivalente a 2 a)......................................181
Los trabajos prácticos en química enfocados como actividades de investigación
........................................................................................................................181
La divulgación científica entra al aula.............................................................182
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................184
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................190
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................191
Alternativas para el trabajo en el aula.............................................................192
(cid:205)
Primer fragmento...........................................................................195
(cid:205)
Segundo fragmento.......................................................................196
Referencias bibliográficas..................................................................201
Actividades experimentales................................................................204
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 5 de 410

(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1..............................................................................205
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 2..............................................................................205
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 3..............................................................................206
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 4..............................................................................206
Actividades de evaluación parcial......................................................208
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD......................................................................................208
Clave de respuestas............................................................................209
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 3....................................................................................209
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 4....................................................................................210

CAPITULO 3: Los cambios energéticos en las
transformaciones químicas
A modo de introducción......................................................................216
¿Cómo está organizado el capítulo?..............................................................217
Un concepto importante: energía....................................................................217
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1..............................................................................217
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................221
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 2..............................................................................221
Los cambios energéticos....................................................................222
Las energías intramoleculares e intermoleculares...........................222
Energía y longitud de enlace en compuestos covalentes...............................223
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 3..............................................................................223
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................227
Energía de la unión química en sólidos iónicos: modelos y ciclos..................229
Ampliando el campo conceptual.....................................................................229
Energía de reacciones gaseosas....................................................................233
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 4..............................................................................235
Entalpía de las reacciones químicas y primer principio de la termodinámica.236
Un poco de historia....................................................................................236
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 5..............................................................................237
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N°6...............................................................................242
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 6 de 410

Las entalpías de formación de los compuestos..............................................242
Calor de combustión.......................................................................................244
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................244
Calorimetría: la medición del calor en las transformaciones químicas...........245
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 7..............................................................................247
Calores de neutralización, disolución y cristalización.....................................247
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................250
Interacciones entre cargas eléctricas y dipolos: la forma más simple de fuerzas
intermoleculares..............................................................................................250
Otros tipos de interacciones entre moléculas: atracción y repulsión..............254
La energía intermolecular y los estados de agregación..................................260
La energía de sublimación de los sólidos.......................................................262
La energía de vaporización de los líquidos.....................................................263
Los cambios energéticos en las transiciones de fase.....................................264
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................269
La energía y la espontaneidad de las transformaciones químicas: la necesidad
de introducir la entropía..................................................................................271
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................273
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 8..............................................................................274
Perspectiva didáctica..........................................................................275
La naturaleza de la ciencia.............................................................................275
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 9..............................................................................275
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................278
Paradigmas y cambios de paradigmas...........................................................279
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................280
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................281
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................283
El paradigmático caso de los relojes...............................................................285
Primera parte: acerca de un descubrimiento científico..............................285
Segunda parte: acerca de cómo nuevos conocimientos provocaron la caída
de un imperio y el nacimiento de otro..................................................................285
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 7 de 410

Modelos de ciencia y modelos epistemológicos.............................................287
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................288
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 10............................................................................288
Preparando la unidad para su tratamiento en el aula.....................................289
¿Qué es lo que saben mis alumnos respecto de estos temas?.................292
Cambio conceptual y modelos epistemológicos........................................294
Redes y mapas: organizadores de la información..........................................294
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 11............................................................................294
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................299
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................302
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 12............................................................................303
La evaluación en la clase de química.............................................................304
Primera parte.............................................................................................304
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 13............................................................................304
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................307
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 14............................................................................311
Referencias bibliográficas..................................................................312
Actividades experimentales................................................................315
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1..............................................................................315
Reacción de la termita ...............................................................................315
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 2..............................................................................317
Determinación del equivalente mecánico del calor....................................317
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 3..............................................................................318
Cristalización exotérmica...........................................................................318
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 4..............................................................................318
Conductividad eléctrica en soluciones de electrolitos y en cristales iónicos
.............................................................................................................................318
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 5..............................................................................319
Fabricación de papeles indicadores de agua.............................................319
Actividades de evaluación parcial......................................................321
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
.............................................................................................................321
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 8 de 410

Clave de respuestas............................................................................322
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 6...................................................................................322
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 7...................................................................................322
(cid:171)(cid:171)(cid:171)
Actividad N° 8...................................................................................323

CAPITULO 4: La velocidad de las transformaciones
químicas
A modo de introducción......................................................................326
¿Cómo está organizado este capítulo?..........................................................326
Una actividad para la autoevaluación: la botella azul.....................................328
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1..............................................................................328
Cinética química..................................................................................330
ACTIVIDAD N° 2........................................................................................330
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................331
El desarrollo de la fentoquímica......................................................................331
Escalas temporales: reacciones muy lentas y muy rápidas............................332
ACTIVIDAD N° 3........................................................................................333
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................334
El air-bag como actividad de investigación.....................................................335
Determinación experimental de velocidades de procesos químicos..............336
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 4..............................................................................337
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................340
Ecuación de velocidad: constante de velocidad y orden de reacción.............342
Mecanismo de reacción: reacciones elementales..........................................345
Modelos moleculares de reacciones elementales..........................................347
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 5..............................................................................347
Efecto de la temperatura: ecuación de Arrhenius...........................................351
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................352
Cinética de reacciones fotoquímicas..............................................................353
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................355
Reacciones de óxido - reducción....................................................................356
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.
Curso de capacitación docente en Química
Transformaciones químicas y Química ambiental
Módulo I: Las transformaciones químicas Página 9 de 410

El equilibrio químico: velocidad de reacciones opuestas................................359
Catálisis: tipos y mecanismos....................................................................360
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................362
Nuevamente, la botella azul............................................................................365
Algunas sugerencias respecto de la preparación del sistema........................367
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 6..............................................................................368
Perspectiva Didáctica..........................................................................370
Preparando la unidad para su tratamiento en el aula.....................................370
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 7..............................................................................373
Las ideas previas sobre contenidos de Cinética química...............................373
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 8..............................................................................374
¿Cómo podemos indagar las preconcepciones de los alumnos?...................375
Las ideas previas del profesor en Química.....................................................377
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 9..............................................................................378
La evaluación en la clase de Química............................................................378
Segunda parte.................................................................................................378
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................379
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 10............................................................................380
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................381
¿Qué evaluar cuando se evalúa?...................................................................382
Evaluando contenidos químicos.....................................................................384
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................384
Evaluando la dimensión de procesos.............................................................385
Evaluando la dimensión de actitudes..............................................................386
¿Cómo evaluar lo que se evalúa?..................................................................388
➜➜➜
Aportes y Sugerencias..............................................................389
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 11............................................................................390
Referencias bibliográficas..................................................................391
Actividades experimentales................................................................394
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 1..............................................................................394
(cid:17)(cid:17)(cid:17)
ACTIVIDAD N° 2..............................................................................395
Capacitación a distancia en un entorno de colaboración para docentes del nivel polimodal y/o medio.