ES químicA - Literatura Infantil y Juvenil · clopedista en lo referente a propiedades y conceptos...
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GUÍA PARA LOS DOCENTES Este material para el docente es un proyecto realizado por el Departamento Editorial de Estrada S.A. Autoría: Patricia Alberico | Silvia Corneli | Adriana Liserra | Marcela Cousau | Marcela Gleiser | Liliana Medeiros Edición: Luz Salatino QUÍMICA LA QUÍMICA EN LOS COMBUSTIBLES, LOS SERES VIVOS Y LA INDUSTRIA HUELLAS [ * ] ES Alberico, Patricia Guía docente : química ES / Patricia Alberico ; Silvia Corneli ; Marcela Cousau. - 1a ed. - Boulogne Sur Mer : Estrada, 2012. - (Huellas) E-Book. ISBN 978-950-01-1427-1 1. Guía Docente. 2. Química. I. Corneli, Silvia II. Cousau, Marcela III. Título. CDD 371.1 E11-778077-GD-QCA.indd 1 26/01/2012 21:40:54
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gUÍA PARA LOS DOCENTESEste material para el docente es un proyecto realizado por el Departamento Editorial de Estrada S.A.
Autoría: Patricia Alberico | Silvia Corneli | Adriana Liserra | Marcela Cousau | Marcela Gleiser | Liliana Medeiros
Edición: Luz Salatino
químicALA químicA En Los combustibLEs, Los sErEs vivos y LA industriA
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[*]ES
Alberico, Patricia Guía docente : química ES / Patricia Alberico ; Silvia Corneli ; Marcela Cousau. - 1a ed. - Boulogne Sur Mer : Estrada, 2012. - (Huellas) E-Book.
ISBN 978-950-01-1427-1
1. Guía Docente. 2. Química. I. Corneli, Silvia II. Cousau, Marcela III. Título. CDD 371.1
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Este párrafo forma parte de la Declaración de
Budapest que tuvo lugar en esa ciudad en 1999,
cuando se celebró la Conferencia Mundial sobre la
Ciencia para el siglo xxi organizada por la Unesco.
Este texto es la piedra fundamental del enfoque
que proponemos los autores de Química a los do-
centes. El libro los acompañará en la tarea de llevar a
la práctica dicha afirmación en la práctica áulica.
Este enfoque, que es el que propone el currículo de
la provincia de Buenos Aires, pero que puede hacerse
extensivo a todo el país, exige al docente alejarse de
una concepción propedéutica de la enseñanza de las
Ciencias y en particular de la enseñanza de la quími-
ca. Enseñanza que durante muchos años fue plantea-
da con un objetivo único y casi excluyente: preparar
a los estudiantes para los estudios superiores univer-
sitarios. Dentro de este marco, se hacía hincapié en la
necesidad de brindar a los estudiantes herramientas
de amplia injerencia en el quehacer científico. Así, el
manejo de ecuaciones y fórmulas químicas, el cálcu-
lo como herramienta insoslayable en la resolución de
situaciones problemáticas y una información enci-
clopedista en lo referente a propiedades y conceptos
químicos ocuparon el centro del currículo y fueron
tomados como expectativas de logros. Pero esta ma-
nera de enseñar química no logra captar la atención
de los alumnos. Esto puede deberse a la sensación de
frustración que en muchos casos se genera a raíz de la
dificultad para la comprensión de algunos de los con-
ceptos y herramientas que se presentan muchas veces
como elementos abstractos disociados de la realidad.
Como se mencionó, nuestro trabajo en este li-
bro tuvo como una de sus referencias el currículo
de la Provincia de Buenos Aires correspondiente
a la materia Introducción a la Química. Allí, en
alguno de sus párrafos puede leerse: “Una educa-
ción científica entendida en función de estos logros,
implica una transformación profunda respecto de la
formación en ciencias que se produjo hasta el mo-
mento en el nivel secundario”.
Sabemos que para que un aprendizaje sea significa-
tivo debe tener no solo un anclaje en conceptos previos,
sino que debe brindar la posibilidad de una resignifica-
ción de aspectos de la vida cotidiana y del mundo que
nos rodea. De esto se trata la Alfabetización Científica
y es el espíritu del nuevo enfoque propuesto.
LA EnsEÑAnZA dE LA químicA En LA ArgEntinA
“Para que un país esté en condiciones de atender a las necesidades fundamentales de su población, la enseñanza de las ciencias y la tecnología es un imperativo estratégico […]. Hoy más que nunca, es necesario fomentar y difundir la alfabetización científica en todas las culturas y en todos los sectores de la sociedad”.
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La ciencia escolar no es una imitación de la cien-
cia de base. El laboratorio de química dista bastan-
te de un laboratorio de investigación. Pero algunos
procedimientos que pueden realizarse allí o incluso
en un aula son herramientas imprescindibles para
analizar y aprehender conocimientos de la materia.
Por esto, los laboratorios escolares son agentes prota-
gonistas en la ciencia y la sociedad del siglo xxi.
La ciencia escolar pretende formar ciudadanos
responsables de sus actos y conocedores de su impor-
tancia como agentes modificadores del ambiente.
La química en la escuela secundaria
La química como disciplina se estudia a lo lar-
go de los tres años del ciclo superior de la escuela
secundaria: 4.º, 5.º y 6.º año. Introducción a la Quí-
mica es una materia propuesta para el 4.º año de la
orientación en Ciencias Naturales y para el 5.º año
de las demás orientaciones.
El presente libro tiene muy en cuenta la propues-
ta curricular y el enfoque propuesto para la ense-
ñanza de la química. Los contenidos temáticos se
desarrollan con un espíritu CTS (Ciencia, Tecnolo-
gía y Sociedad), intentando formar a los estudiantes
como futuros ciudadanos con espíritu crítico frente
a la relación entre la química y la sociedad. Pero no
por atender a esto se deja de lado el tratamiento de
temas fundamentales de la química, necesarios para
la formación de los estudiantes secundarios que
quieran seguir carreras afines.
Este libro está organizado en tres grandes ejes
temáticos que están atravesados tanto por temas de
las ciencias fácticas, como de las ciencias sociales. A
lo largo de sus capítulos se propone un tratamien-
to de los contenidos inmersos en un encuadre de
corte cotidiano, social y científico. Por ese motivo,
además del conocimiento del corpus estrictamente
disciplinar de la química, encontrarán referencias al
ambiente, a la salud y a la economía.
Las actividades que se proponen en Química son
variadas. Encontrarán situaciones problemáticas
tradicionales (igualación de ecuaciones, cálculos es-
tequiométricos, problemas de equilibrio químico y
configuración estructural de hidrocarburos y biomo-
léculas, entre otros) en las que los ejemplos refieren
a situaciones concretas de la industria, la salud, los
seres vivos y la vida cotidiana. También encontrarán
herramientas para que los alumnos diseñen expe-
riencias, análisis de situaciones ambientales proble-
máticas y debates organizados con el objeto de que
los chicos desarrollen su capacidad argumentativa.
A lo largo de los capítulos de este libro los estu-
diantes podrán abordar conceptos propios de la quí-
mica; analizar modelos científicos; comprender el
aporte de la química al bienestar humano; elaborar
hipótesis y corroborarlas, ya sea de manera experi-
mental, ya sea por medio de bibliografía; conocer la
actividad de especialistas en un campo determina-
do de la disciplina; relacionar las estructuras con la
propiedades de los compuestos químicos; aprender a
trabajar con el material de laboratorio; elegir las he-
rramientas matemáticas adecuadas para la resolución
de un problema, y comprender su importancia para
la industria, el ambiente, los seres vivos y la salud.
Este libro propone una aproximación a una quí-
mica significativa, responsable, conceptual y pro-
cedimental, que brinde herramientas para actuar
responsablemente en la sociedad.
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Bloque 1: La Química y los combustibles
Contenidos Expectativas de logro Situaciones de enseñanza
Capítulo 1
• Química del carbono, conceptos de inorgánico y orgánico.
• El átomo de carbono. Estructura atómica y configuración electrónica.
• Propiedades del elemento carbono.
• El carbono en la naturaleza, ciclo del carbono.
• El carbono en la atmósfera.
• La huella ecológica. El efecto invernadero.
• Conocer la diferencia entre compuestos orgánicos e inorgánicos.
• Relacionar la configuración electrónica del átomo de carbono con la posibilidad de establecer enlaces simples, dobles y triples.
• Comprender el ciclo del carbono en la naturaleza, su importancia y su relación con el efecto invernadero.
• Análisis de variedades alotrópicas del carbono y aplicación a situaciones problemáticas.
• Observación y análisis de gráficos que representan el ciclo del carbono y el efecto invernadero.
• Lectura y análisis de documentos acerca de la huella del carbono y de la toxicidad del monóxido como resultado de una combustión incompleta.
• Interpretación y análisis de gráficos de emisión de dióxido de carbono en el mundo.
• Realización de experiencias de laboratorio para reconocer las características de una combustión, las propiedades del dióxido de carbono y su presencia en algunos compuestos.
Capítulo 2
• Enlaces interatómicos. Propiedades de los compuestos.
• Fórmulas de Lewis. Modelos moleculares.
• Polaridad del enlace covalente.
• Establecer relaciones entre los tipos de enlaces entre átomos y entre moléculas con las propiedades de las sustancias.
• Interpretar las principales características de los sólidos, los líquidos y los gases utilizando la teoría cinético molecular.
• Aplicación de los conceptos de la teoría cinético molecular para explicar las características de los estados de agregación y los cambios de estado.
• Representación de la estructura electrónica de los átomos (utilizando la tabla periódica) y de los distintos tipos de uniones interatómicas mediante fórmulas de Lewis.
Química ES está estructurado en tres grandes blo-ques temáticos en los cuales los contenidos disciplina-res se resignifican en un contexto particular.
Estos bloques están precedidos por un capítulo in-troductorio en el que se estudian temas generales de la química, que resultan fundamentales para entender los temas vistos a lo largo del libro. Estos temas son: mo-delo atómico, configuración electrónica, propiedades periódicas, propiedades de las sustancias y recomen-daciones para el trabajo en el laboratorio.
En el bloque 1, el eje central es el estudio de las ca-racterísticas y propiedades del átomo de carbono y de los compuestos de los que forma parte, en especial los
hidrocarburos. A partir de esto, el texto permite profun-dizar en aspectos de los enlaces intra e intermoleculares y en la relación entre sus características y sus propieda-des, así como también en la cuantificación de átomos y moléculas y sus relaciones matemáticas.
El bloque 2 tiene como eje temático las estructuras, las propiedades y las funciones de las principales bio-moléculas y su relación con la salud y la alimentación.
Por último, el bloque 3 tiene en cuenta las relaciones estrechas entre distintos tipos de reacciones químicas y sus vínculos estequiométricos con la producción a es-cala industrial.
PLAnificAción
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• Enlaces intermoleculares.
• Características de los sólidos, los líquidos y los gases a la luz de la teoría cinético molecular.
• Comportamiento de los gases: leyes del estado gaseoso.
• Escribir correctamente fórmulas de Lewis de compuestos binarios.
• Utilizar el concepto de modelo como una representación de la realidad.
• Comprender y aplicar las leyes que rigen el comportamiento de los gases ideales.
• Comparación de puntos de ebullición y fusión de distintos compuestos binarios teniendo en cuenta las características de sus enlaces intermoleculares.
• Predicción de la geometría de distintas moléculas utilizando TREPEV.
• Resolución de problemas y análisis de gráficos aplicando los conceptos de las leyes del estado gaseoso.
• Diseño de experiencias para comprobar algunas características de las uniones intermoleculares.
• Elaboración y comprobación de hipótesis respecto del comportamiento de un gas bajo ciertas condiciones.
• Realización de experiencias de laboratorio para comprobar características del agua.
Capítulo 3
• Hidrocarburos, Origen.
• Tipos de combustibles fósiles (petróleo, carbón y gas).
• Fuentes de energía a lo largo de la historia.Historia del petróleo y del gas.
• Producción mundial y reservas. Hidrocarburos y ambiente.
• Combustibles alternativos.
• Conocer los distintos tipos de combustibles, tanto fósiles como alternativos y los métodos utilizados para su obtención.
• Comprender y debatir acerca de la necesidad de cuidar los recursos naturales frente a la baja en la producción y en las reservas mundiales.
• Análisis de gráficos representativos de métodos de obtención de derivados del petróleo y de su producción y reserva.
• Discusión acerca de los tipos de combustibles fósiles y la necesidad de reemplazarlos por alternativos.
• Investigación, debate y análisis acerca del problema de los recursos, la contaminación ambiental y el protocolo de Kyoto.
• Realización de un proyecto de investigación respecto de la peligrosidad de los derrames de petróleo, de la necesidad de ser reemplazado por otros recursos.
Capítulo 4
• Hidrocarburos. Alcanos, alquenos y alquinos. Propiedades físicas y químicas.
• Hidrocarburos lineales, ramificados, cíclicos y aromáticos. Propiedades físicas y químicas.
• Isomería.
• Magnitudes atómico-moleculares.
• La estequiometria.
• Conocer los distintos tipos de hidrocarburos que existen en la naturaleza.
• Escribir fórmulas estructurales de diferentes tipos de hidrocarburos y nombrarlos correctamente.
• Relacionar la estructura y los enlaces intermoleculares con las propiedades físicas y químicas de hidrocarburos lineales, ramificados y aromáticos.
• Interpretar el concepto de isomería.
• Aplicar los conceptos sobre magnitudes atómico-moleculares y relaciones estequiométricas a la resolución de situaciones problemáticas.
• Aplicación de la estructura de los hidrocarburos, isomería y de su nomenclatura a la escritura y nomenclatura de distintos tipos de hidrocarburos.
• Utilización de las propiedades físicas y químicas de hidrocarburos en la interpretación y resolución de situaciones problemáticas.
• Utilización de conceptos sobre Ar, Mr, mol y relaciones estequiométricas en la resolución de problemas y análisis de gráficos.
• Organización y realización de un debate respecto de las propiedades del benceno.
• Comparación entre las propiedades para el teñido de las anilinas respecto de pigmentos naturales mediante la realización de experiencias de laboratorio.
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Bloque 2: La Química y los seres vivos
Contenidos Expectativas de logro Situaciones de enseñanza
Capítulo 5
• Grupos funcionales.
• Alcoholes, ácidos, aldehídos y cetonas. Estructura nomenclatura y propiedades.
• Éteres y ésteres. Estructura, nomenclatura y propiedades.
• Conocer las reglas de nomenclatura, las estructuras y características químicas de los distintos grupos funciones y aplicarlos a la interpretación de las propiedades físico químicas de distintos compuestos oxigenados.
• Utilización del conocimiento de reglas de nomenclatura, estructuras y características físicas y químicas de los grupos funcionales para resolver situaciones problemáticas.
• Verificación de algunas características de alcoholes y síntesis de sustancias mediante la realización de experimentos.
Capítulo 6
• Hidratos de carbono: nomenclatura, estructura (Haworth) y función.
• Isomería geométrica y óptica.
• Lípidos: nomenclatura, estructura, propiedades y función.
• Reconocer las distintas estructuras que representan hidratos de carbono y lípidos.
• Interpretar los conceptos de isomería geométrica y óptica.
• Relacionar la estructura de hidratos de carbono y lípidos con sus principales características físicas y químicas.
• Aplicación del conocimiento respecto de estructuras y propiedades de diversos carbohidratos en la identificación de ejemplos dados.
• Lectura y análisis de textos respecto de usos de carbohidratos y lípidos.
• Comprobación de la estructura del almidón, síntesis de un principio activo e identificación de una sustancia determinada a partir de experiencias de laboratorio.
Capítulo 7
• Los compuestos nitrogenados de la vida.
• Las proteínas, generalidades y funciones.
• Los aminoácidos, su clasificación y propiedades.
• Unión peptídica y estructura de las proteínas.
• Enzimas y actividad enzimática.
• Porfirinas asociadas a proteínas.
• Nucleótidos, estructura.
• Ácidos nucleicos, estructura y funciones.
• Conocer la importancia de las biomoléculas para la vida.
• Comprender las estructuras y funciones de las proteínas como polímeros de aminoácidos y las diversas funciones que cumplen dentro del cuerpo.
• Interpretar y analizar las estructuras de los ácidos nucleicos y su relación con su función.
• Aplicación de los conocimientos sobre estructuras y propiedades de proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos a la resolución de situaciones problemáticas.
• Comparación de las características estructurales desde el punto de vista químico de proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos.
• Lectura y análisis de un artículo acerca de la enfermedad de la vaca loca y su relación con las proteínas.
• Diseño de experiencias de laboratorio con el objetivo de comprobar las causas que generan la desnaturalización de una proteína.
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Capítulo 8
• Metabolismo: catabolismo y anabolismo.
• Las enzimas y las coenzimas.
• La función del ATP.
• La respiración celular : glucólisis, ciclo de Krebs, cadena respiratoria y fosforilación oxidativa.
• Fermentación láctica y alcohólica. Rendimiento energético de la respiración.
• Fotosíntesis: etapa fotoquímica y bioquímica. Rendimiento energético.
• Balance entre la fotosíntesis y la respiración.
• Metabolismo de biomoléculas.
• Interpretar la diferencia entre los distintos procesos catabólicos y anabólicos que tienen lugar en las células y su importancia para el funcionamiento de nuestro cuerpo.
• Analizar gráficos para comprender los procesos de fermentación, respiración y fotosíntesis.
• Comprender la relación que existe entre los diversos procesos ana y catabólicos y su interdependencia en el metabolismo.
• Interpretar el concepto de balance energético en diversos procesos a nivel de la célula.
• Elaboración de cuadros que permitan comparar las diferencias entre procesos catabólicos y anabólicos ejemplificando cada una.
• Aplicación del conocimiento respecto de los procesos de respiración, fermentación y fotosíntesis al análisis e interpretación de diversos esquemas que los representan.
• Lectura y análisis de un texto respecto del agregado de tóxicos a los alimentos.
• Diseño y realización de experiencias de laboratorio para verificar el balance fotosíntesis-respiración en plantas acuáticas.
Capítulo 9
• La alimentación y la nutrición.
• Los nutrientes y su clasificación. Los nutrientes inorgánicos.Las vitaminas.
• Los nutrientes orgánicos, las necesidades estructurales y la energía.
• Composición nutricional.Alimentación saludable y dietas.
• Aditivos alimentarios. Conservación de los alimentos.
• Enfermedades relacionadas con la alimentación.
• Conocer, comprender y analizar las características de los principales nutrientes, su importancia en una buena alimentación.
• Diferenciar nutrientes de aditivos alimentarios.
• Conocer las diversas enfermedades que ocurren como consecuencia de la falta de nutrientes o de la ingesta de sustancias tóxicas.
• Análisis de diferentes casos testigo y de recetas de cocina aplicando los conocimientos respecto de los distintos tipos de nutrientes y posterior evaluación respecto de su influencia en la salud de los actores que se mencionan en los mismos.
• Lectura y posterior debate respecto de la necesidad del cumplimiento de la Ley Celíaca.
• Diseño de una dieta diaria teniendo en cuenta la proporción adecuada de nutrientes y utilizando tablas que contengan las calorías aportadas por los diversos alimentos.
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Bloque 3 : La Química y la industria
Contenidos Expectativas de logro Situaciones de enseñanza
Capítulo 10
• Los materiales de la corteza terrestre y las transformaciones químicas.
• Tipos de reacciones químicas en la industria: combustión, descomposición, rédox.
• Intercambio de energía térmica en los procesos industriales.
• El rendimiento de una reacción.
• Propiedades de los materiales obtenidos. Tratamiento: del yacimiento a la planta.
• De la planta al ambiente: tratamiento de efluentes y residuos industriales.
• Interpretar y aplicar distintos tipos de reacciones químicas en su relación con la industria.
• Comprender la importancia de los cálculos estequiométricos, el rendimiento, la pureza de un reactivo y la presencia de un reactivo limitante en la producción industrial.
• Conocer y valorar la necesidad de tratamiento de los productos obtenidos como materias primas y de los efluentes y residuos industriales tanto para la calidad del producto final como para el cuidado del medio ambiente.
• Aplicación de conceptos respecto de tipos de reacciones químicas, y cálculos estequiométricos en la resolución de situaciones problemáticas.
• Comprobación del desarrollo de diferentes reacciones químicas y detección cualitativa de la presencia de ciertas sustancias presentes en una muestra a partir de situaciones experimentales.
• Juego de roles respecto de posturas encontradas frente a un problema que surge en la comunidad en relación con la actividad minera de la zona.
Capítulo 11
• Los nuevos materiales para la salud humana: biometales e implantes.
• Características de los metales.
• Minerales metalíferos.
• Recursos mineros en la Argentina. La industria metalúrgica en la historia.
• La actividad minera. Explotación minera e impacto ambiental.
• Procesos rédox en minerales.
• La siderurgia: obtención de hierro.
• Metalurgia de cobre.
• Metalurgia de aluminio.
• Conocer las principales características de la estructura de los metales y los principales recursos y yacimientos que se explotan en nuestro país.
• Interpretar y aplicar distintos tipos de reacciones químicas en su relación con procesos propios de la industria metalúrgica, en especial del hierro, el cobre y el aluminio.
• Elaborar puntos de vista respecto de la actividad minera, su importancia en las comunidades y su impacto sobre la salud y el medio ambiente.
• Comparación de las características de los distintos tipos de minas.
• Interpretación de procesos metalúrgicos a partir del análisis de las ecuaciones químicas que los representan.
• Lectura y análisis de diversas fuentes respecto de la contaminación a partir de la explotación minera y posterior debate utilizando posturas contrapuestas.
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Capítulo 12
• Catalizadores en la Industria química y en la industria alimentaria, conservantes.
• La velocidad en las reacciones químicas: cinética química, teoría de las colisiones, factores que influyen en la velocidad de reacción.
• Reacciones reversibles: equilibrio químico. Constante de equilibrio. Factores que alteran el equilibrio: principio de Le Chatelier.
• Teorías ácido-base. El agua y su equilibrio iónico. El pH.
• Proceso Haber para síntesis de amoníaco.
• Industrias siglo xxi: El desafío de la sustentabilidad y la emisión.
• Analizar e interpretar gráficos de energía en las reacciones químicas y de variación de concentraciones de reactivos y productos en procesos de equilibrio.
• Conocer los factores que influyen en la velocidad de las reacciones químicas y los que afectan el equilibrio y su relación con la mayor formación de producto.
• Comprender los conceptos de acidez y basicidad y aplicarlos a la resolución de situaciones problemáticas.
• Desarrollar espíritu crítico respecto de la necesidad del control de emisiones en las industrias del futuro en función del cuidado del medio ambiente.
• Aplicación de factores que afectan la cinética de una reacción en la explicación de situaciones cotidianas.
• Aplicación de los conocimientos sobre factores que afectan el equilibrio químico para predecir el progreso de diversas reacciones.
• Aplicación de los conceptos sobre equilibrio químico y ácido base a la resolución de situaciones problemáticas y a la interpretación de gráficos.
• Estudio de indicadores ácido base mediante actividades experimentales.
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La química puede ser apasionante e interesante, pero sabemos que transmitir ese interés a los alumnos puede representar un gran desafío. No todos los adolescentes son iguales, no todos los cursos tienen las mismas características, no todas las escuelas tienen los mismos recursos.
En Química ES, se presenta un “sustrato” lo más versátil posible para que el docente tenga los recursos necesarios para poder trabajar de acuerdo a las necesidades que se presenten en su curso.Algunos capítulos son en su mayoría explicativos y, dada la complejidad o la novedad de los te-mas, necesitan de un seguimiento intenso en el aula. Otros, en cambio, pueden ser leídos por los alumnos en sus casas, antes de una clase en la que se aborde un tema en particular, o un trabajo práctico. A continuación les presentamos una guía orientativa de cada capítulo.
EL trAbAjo En EL AuLA,
cAPítuLo A cAPítuLo
introducción. Un viaje por el mundo de la Química .................................. 11
capítulo 1. El átomo de carbono, un elemento excepcional .................. 12
capítulo 2. Las moléculas, las sustancias y sus propiedades ..................... 13
capítulo 3. Los compuestos carbonados como combustibles ............... 14
capítulo 4. Los hidrocarburos ................................................................................... 15
capítulo 5. Un grupo de átomos muy importante:
los grupos funcionales ...................................................................................................... 16
capítulo 6. Las moléculas de la vida.
Los hidratos de carbono y los lípidos ..................................................................... 17
capítulo 7. Las moléculas de la vida.
Los compuestos nitrogenados ................................................................................... 18
capítulo 8. La obtención de nutrientes y energía ......................................... 19
capítulo 9. La alimentación humana ..................................................................... 20
capítulo 10. Los recursos químicos ....................................................................... 21
capítulo 11. Química y metalurgia ......................................................................... 22
capítulo 12. La obtención de compuestos químicos .................................. 23
La química como emprendimiento humano ................................................... 24
Actividades complementarias .................................................................................. 25
Acerca de los trabajos prácticos ............................................................................ 46
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El principal objetivo del libro Química es ayudar a interpretar hechos de la vida diaria, relacionados con fenómenos naturales y con procesos industriales, tratando de enfocar temas que establezcan un víncu-lo entre el conocimiento científico y el contexto en el que viven los alumnos.
En este capítulo se presenta un resumen de los te-mas fundamentales de la química, mediante prácticas didácticas que propician la revisión, modificación y ampliación de los conceptos adquiridos.
La comprensión del modelo atómico actual y su aplicación para descubrir la trama de la Tabla Perió-dica, es la base de las anticipaciones que podrán hacer los alumnos con respecto a las propiedades y caracte-rísticas que presentan los compuestos químicos.
La profundización en la interpretación de la Tabla Periódica permite deducir analogías entre los elementos sobre la base de la configuración electrónica, además organiza el conocimiento de las propiedades físicas y químicas de los elementos y provee herramientas para analizar la variación de esas propiedades a lo largo de períodos y grupos. Mediante el uso constante de la Tabla Periódica los alumnos podrán explicar las propiedades de algunos materiales, el estado de agregación, etcétera.
Además, la química es una ciencia particularmente experimental, que requiere un entrenamiento en la ob-servación de los fenómenos, su representación mediante símbolos y ecuaciones químicas y su interpretación, a través de explicaciones, teorías y leyes.
No se debe olvidar el papel fundamental que tiene la motivación, en el proceso de apren-dizaje, para que los alumnos adquieran una actitud indagadora y re-flexiva frente al mundo natural que los rodea.
Se pueden encarar proyectos que ayuden a
contextualizar el conocimiento científico desde el pun-to de vista temporal y social, favorezcan la creatividad y el poder de síntesis, permitan la comunicación del conocimiento científico y enriquezcan el vocabulario de los alumnos. Los modelos atómicos son un excelen-te recurso para la implementación de esta estrategia.
Otro tema que se desarrolla en este capítulo y que por su grado de abstracción puede presentar incon-venientes a la hora de hacer la transposición didácti-ca es el referido a estructura atómica y configuración electrónica. Es aconsejable implementar analogías en las que los alumnos visualicen las relaciones de ta-maño entre las diferentes zonas atómicas y entre las partículas que componen al átomo. Por ejemplo, se pueden comparar las dimensiones de una cancha de fútbol (el átomo) y la pelota colocada en el centro (el núcleo) y las gradas (niveles electrónicos).
Una analogía útil al explicar el principio de ex-clusión de Pauli es el de los asientos de un colectivo, las cajas cuánticas son representadas por los asientos para dos personas. En los colectivos, generalmente, primero se llenan todos los asientos que están del lado de la ventanilla, y recién entonces, se llenan los del pasillo, por lo que empieza a haber dos personas por cada asiento. Esto puede ser útil si se lo compara con la ubicación de los electrones de acuerdo con su número cuántico de spin.
El empleo de modelos confeccionados a partir de esferas de telgopor o plastilina, ganchitos de oficina de diversos colores, etc., es una estrategia interesante para que los alumnos lleven a cabo una re-presentación concreta que les permita inter-nalizar el concepto de moléculas y cristales iónicos.
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un viAjE Por EL mundo dE LA químicA
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A partir de los cambios del modelo atómico a través del tiempo, se puede proponer una mirada sobre la evo-lución del conocimiento científico y revelar las modifi-caciones que sufren las teorías a medida que se generan nuevas concepciones sostenidas por datos empíricos.
El estudio de las características de un elemento tan particular como el carbono es el punto de partida nece-sario para comprender las propiedades fundamentales de los compuestos que forma. El abordaje de este tema necesita una articulación entre la transferencia de los saberes teóricos y la aplicación de lo aprendido, para promover la interpretación y el análisis, en lugar de fo-mentar actitudes memorísticas en los alumnos.
La introducción al tema de las variedades alotró-picas del carbono es una buena oportunidad para ha-blar de los fullerenos y nanotubos y sus aplicaciones innovadoras en múltiples áreas como la electrónica, la biología y la química al servicio del ambiente, ya que estos compuestos se utilizan en la fabricación de mi-crochips, como sensores biológicos, para detectar sus-tancias contaminantes, para la fabricación de músculos artificiales, entre otros usos. De esta manera, se puede trabajar una articulación entre la química, la tecnolo-gía y el beneficio que aportan ambas disciplinas a la calidad de vida de los seres humanos.
En este capítulo, también se resaltan los efectos que tiene el cambio climático sobre los sistemas natu-rales, incluyendo aspectos relevantes para la sociedad como la disminución de la biodiversidad, la alteración de los ciclos biogeoquímicos en el planeta y su efecto so-bre los ecosistemas.
El estudio de con-ceptos como el de hue-lla ecológica y efecto invernadero siempre presenta nuevas y di-ferentes maneras de
plantearlos. Se pueden proponer a los alumnos temas disparadoras que promuevan la anticipación y las expli-caciones provisorias tales como indagar sobre procesos físicos y químicos que deterioren o agoten los recursos naturales, preguntarse cuáles son las acciones que com-prometen la capacidad de recuperación de la Tierra, dis-cutir acerca de la relación entre el calentamiento global y la tala de bosques. El tratamiento y la profundidad con los que cada docente decida la implementación de estos disparadores están relacionados con la importan-cia que quiera asignarles y el nivel de los grupos con los que trabaje.
Dado que en ambos temas (huella ecológica y efecto invernadero) se plantea la necesidad de tomar concien-cia del efecto y la trascendencia que tienen las acciones personales, resulta interesante proponer un proyecto interdisciplinario con las otras materias de ciencias naturales y con las de humanidades, para que puedan desarrollar la temática desde diferentes esferas.
Como en todo proyecto interdisciplinario, es fun-damental la presencia del docente orientando a sus alumnos, guiándolos a través de consignas claras y de graduada complejidad, que provoquen conflictos cognitivos en los que el alumno deba aplicar los co-nocimientos a situaciones nuevas, revisando la cons-trucción del saber, promoviendo la argumentación y la defensa oral de sus afirmaciones, que predispongan al alumno a investigar, para que su tarea no consista
solamente en buscar y seleccionar informa-ción, sino en comparar criticar, diferenciar y opinar. Este capítulo plantea diversas situa-ciones problemáticas, que permiten fijar con-ceptos y establecer rela-ciones entre los temas estudiados.
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EL átomo dE cArbono, un ELEmEnto ExcEPcionAL
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El abordaje de los temas incluidos en este capítulo debe hacerse desde los aspectos macro y microscópico. Este enfoque se propone con el fin de interrogar y ex-plicar las propiedades de la materia a partir de las ca-racterísticas de los átomos y moléculas que la forman.
El desarrollo de estrategias cognitivas diversas no debe confundirse con la aplicación continua de técni-cas. Mientras que la técnica es una aplicación rutina-ria y automatizada que se logra como consecuencia de prácticas reiteradas y repetidas, la estrategia es una acción deliberada y controlada, que implica una pla-nificación y toma de decisiones sobre los caminos a seguir. Para lograr que los alumnos aprendan estra-tegias, se debe modificar asidua y adecuadamente la función didáctica del docente, quien trasladará al alumno la intervención en las actividades y lo guiará a través de pautas claras y de su habitual supervisión en clase.
El docente puede motivar a sus alumnos sugirien-do situaciones problemáticas que obliguen al análisis, la reflexión y la explicitación de las preconcepciones.
Para iniciar el estudio de este capítulo se pueden plantear los siguientes interrogantes: ¿por qué se unen los átomos?, ¿qué fuerzas los mantienen unidos?, ¿en las uniones covalentes existen también fuerzas elec-trostáticas?, ¿por qué a igual temperatura, algunas sus-tancias son sólidas; otras líquidas, y otras, gaseosas?
El estudio de las uniones interatómicas, sobre la base de la diferencia de electronegatividad de los elementos que participan en ella de-berá tener en cuenta la recuperación de sa-beres e ideas previas, la anticipación y el planteo de hipótesis, soportes fundamenta-les en la enseñanza de las ciencias.
Para la comprensión integral del enlace covalen-te se propone el estudio de la geometría molecular, las uniones sigma y pi y la hibridación de orbitales. Además, el análisis de las uniones intermoleculares podrá responder las cuestiones planteadas sobre el estado de agregación de diferentes sustancias, al dis-cutir cuáles son las fuerzas que se generan entre las moléculas, debido a la existencia o no de polaridad.
Desde esta perspectiva, los alumnos estarán en condiciones de explicar propiedades físicas y quí-micas de materiales y sustancias, teniendo en cuenta cuál es la estructura y las propiedades eléctricas de las moléculas involucradas.
Al emprender el tratamiento de la teoría cinético molecular es conveniente destacar que esta y las de-más teorías vigentes son producto del contexto histó-rico y social que a través de los años acompañaron la comunicación de la producción científica.
Las características de los estados de agregación y los cambios de estado pueden ser explicados a partir de los postulados de la teoría cinético molecular, que contribuyen a generar en los alumnos representacio-nes y modelos, a partir de los cuales se puede facilitar la interpretación de los fenómenos observados.
En cuanto a las leyes del estado gaseoso, es opor-tuno que el docente promueva acciones que impulsen la interpretación, el análisis y la representación grá-fica de datos. Es aconsejable utilizar consignas que
demanden relacionar, inferir y predecir, cada una de las transforma-ciones. De esta mane-ra, se podrá alcanzar el objetivo, que con-siste en describir los cambios en un sistema gaseoso, teniendo en cuenta las relaciones producidas entre sus variables.
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y sus ProPiEdAdEs
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A lo largo de este capítulo los alumnos conoce-rán los distintos tipos de combustibles, tanto fósiles como alternativos y los métodos utilizados para su obtención.
Este capítulo, además, presenta temas que sirven como disparadores para hablar en clase acerca de la necesidad de cuidar los recursos naturales frente al crecimiento de la población mundial y la consecuente e inevitable disminución de las reservas mundiales.
El capítulo 3, como muchos otros del libro, es una oportunidad para que los alumnos interpreten correctamente gráficos, fortalezcan la búsqueda de material bibliográfico y desarrollen la capacidad para elaborar propuestas y confrontarlas con opiniones contrapuestas.
Para el logro de estos objetivos, se pueden trabajar los siguientes contenidos conceptuales: tipos de com-bustibles fósiles (petróleo, carbón y gas), el origen de estos recursos, su historia y cómo se los extrae, su producción mundial y reservas en los yacimientos y su impacto en el medio ambiente; los hidrocarburos como componentes de las mezclas que son el petró-leo y el gas; los combustibles alternativos como una posibilidad de cuidar los recursos y de disminuir la contaminación ambiental.
Las actividades propuestas en este capítulo permi-tirán trabajar contenidos procedimentales como, por ejemplo, la lectura y el análisis de textos, como así también la búsqueda y la clasificación de in-formación pertinente para obtener informa-ción complementaria.
Una de las mayo-res dificultades de la práctica docente en ciencias naturales es la de lograr que los alumnos visualicen e interpreten concep-
tos y fenómenos de importancia para la disciplina. En este capítulo, se propone el uso de modelos que funcionen como análogos concretos para explicar un fenómeno muy grave para el ambiente como lo es la marea negra. También se proponen trabajos expe-rimentales que permiten a los estudiantes observar, recolectar datos y fabricar un producto como, por ejemplo, biogás casero.
Este capítulo tiene la particularidad de que pue-de ser trabajado tanto en clase como en casa. Es un capítulo que de alguna manera introduce el tema de los hidrocarburos como material complementario, tema que se profundiza en el capítulo 4 y al que se hace referencia en el los capítulos 10 y 12, donde se trata la emisión cero y la contaminación del medio.Además, estos contenidos le permitirán al docente trabajar transversalmente temas relacionados con el ambiente y su impacto sociogeoeconómico en cuanto a la influencia de la contaminación en las migraciones internas y por ende en la economía de las regiones.
Por otra parte, la lectura de los fundamentos de protocolos como el de Kyoto permiten a los estu-diantes tener contacto con hechos vinculados a la política ambiental, a debatir y a fijar posiciones res-pecto de este tema.
Luego de trabajar este capítulo, se espera que los alumnos vinculen los conceptos de combustibles,
hidrocarburos y gas y petróleo, y entiendan que no son sinónimos. También se espera que adquieran herramien-tas para emitir opi-niones y fijar posturas frente a la ecuación recursos/contamina-ción.
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Los comPuEstos cArbonAdos como combustibLEs
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En el capítulo 4, los alumnos estudiarán los diversos tipos de hidrocarburos que componen los combustibles fósiles vistos en el capítulo anterior, como así también su estructura, nomenclatura y propiedades, tanto físi-cas como químicas. También es una expectativa de lo-gro que, al finalizar el estudio de este tema, los alumnos puedan relacionar la estructura química de un com-puesto con sus características físicas, y que apliquen los mecanismos de adición y sustitución a la predicción del desarrollo de ecuaciones químicas.
Otros objetivos a lograr son: la interpretación y aplicación del concepto de magnitudes atómico-mo-leculares y las relaciones estequiométricas entre reac-tivos y productos en una reacción química.
Para el logro de estos objetivos, se pueden trabajar los siguientes contenidos conceptuales: los hidrocar-buros, su clasificación en alcanos, alquenos y alquinos, cíclicos y bencénicos; su estructura química y nomen-clatura, sus isómeros y propiedades físicas y químicas, la importancia y usos en la industria y la vida coti-diana; las magnitudes atómico-moleculares (Ar, Mr y mol); las relaciones estequiométricas y el reactivo limitante y la ecuación general de los gases ideales.
Asimismo, las actividades propuestas permitirán trabajar contenidos procedimentales tales como, por ejemplo, la lectura y el análisis de textos, como así tam-bién la elaboración de argumentos para fundamentar una posición sustentada en un debate. La propuesta se acompaña con una experiencia de labora-torio, la cual permite a los estudiantes diseñar hipótesis y luego re-colectar datos para la verificación de estas a partir del teñido de te-las de diverso tipo con tinturas comerciales y con otras obtenidas a partir de materiales
naturales. También están presentes situaciones pro-blemáticas que permiten analizar gráficos y elegir las estrategias más adecuadas para su resolución, tanto heurísticas como algorítimicas.
Una de las mayores dificultades de la práctica docen-te en ciencias naturales es la de lograr que los alumnos visualicen e interpreten conceptos y fenómenos de im-portancia para la disciplina. En este capítulo se impone el uso de modelos como el de bolas y palos para mostrar la estructura de un hidrocarburo. Estos modelos pueden trabajarse en clase, pueden ser llevados por el docente o fabricados por los alumnos como actividad en el aula para así también poner en práctica los ángulos de enlace y la relación de tamaño entre los átomos.
Este capítulo se vincula fuertemente con el que lo antecede, y profundiza las características de los hidro-carburos que componen los combustibles fósiles. Así, al estudiar los distintos puntos de ebullición de estos compuestos en relación con su estructura, se puede re-tomar el estudio del proceso de destilación fraccionada con el que se separan las fracciones del crudo.
Algunos de los contenidos estudiados en el capítu-lo 3 se refuerzan y se ponen en práctica en el capítulo 10, que retoma la importancia de la cuantificación en la obtención de productos a nivel industrial.
Luego de transitar las páginas del capítulo 4, es de esperar que los alumnos estén en condiciones de utili-zar toda la información que este contiene para estable-
cer argumentos sólidos en la valoración de la importancia de los hi-drocarburos. Se espera además que puedan interpretar las propie-dades fisicoquímicas de estos compuestos a partir del estudio de sus estructuras y fór-mulas químicas.
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Los HidrocArburos
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En este capítulo se introducen nuevas funciones or-gánicas a partir de la idea de la estructura de hidrocarbu-ros como esqueletos hidrocarbonados.
Se comienza haciendo referencia a la composición química de los aromas, dado que están conformados es-pecialmente por compuestos volátiles del tipo aldehídos y ésteres. Con esta asociación se pretende motivar a los alumnos mediante la relación entre las propiedades de los grupos funcionales y los olores que ellos pueden percibir.
Una de las principales dificultades que tiene el apren-dizaje de los compuestos orgánicos radica en su nomen-clatura y su simbología. Por eso, se trata de introducirlas relacionándolas entre sí y asociándolas a temas o situa-ciones estudiadas previamente.
La introducción de un grupo polar en la molécula modifica sustancialmente las propiedades físicas de los alcoholes respecto a la de los hidrocarburos, entonces se vuelve a hacer referencia a conceptos como “polaridad”, y “unión puente de hidrógeno” para justificar la solubili-dad y la variación del punto de ebullición.
La presencia de etanol en muchas bebidas puede ser retomada en el capítulo 8, en el que se estudia la fermen-tación y se explica por qué este alcohol está presente en las bebidas alcohólicas. Estos temas pueden disparar de-bates en clase acerca del abuso o el uso indebido de las bebidas alcohólicas, un tema en particular delicado entre los adolescentes y que vale la pena discutir, si la situación lo amerita.
Así como la adición fue la reacción química que se estudió como método para obtener al-coholes, para introducir a los aldehídos, cetonas y ácidos se trata la oxi-dación. Los ejemplos propuestos en este caso se refieren a aquellos presentes en los aromas como vainilla y canela.
En las ilustraciones se muestran las funciones estudiadas dentro de fórmulas más complejas, con el fin de que los alumnos puedan identificarlas. La función ácido se es-tudia como una oxidación que requiere más energía, y se relaciona con lo que ocurre con la oxidación del vino cuando se “pica”.
Al tratar las propiedades físicas de los ácidos, se vuel-ve al concepto de unión puente de hidrógeno que no se presentaba en aldehídos y cetonas. La acidez se ejempli-fica con la formación de sales y se aclara el nombre de las mismas, introduciendo la terminación “ato” que nos va a ser de utilidad en la nomenclatura de los ésteres.
Otra de las reacciones químicas presentada en este capítulo es la condensación y, a partir de ella, se introdu-cen funciones como éteres y ésteres.
La reacción de condensación, la de hidrólisis y la de saponificación se introducen para retomarlas en el capí-tulo siguiente, como parte de la formación y descompo-sición de biomoléculas.
A modo de integración, se sintetizan las estructuras estudiadas en un cuadro.
Con las actividades se espera lograr por parte de los alumnos el reconocimiento de la estructura de las fun-ciones estudiadas, la práctica de la nomenclatura y la comparación de propiedades físicas.
En la primera experiencia de laboratorio propuesta, se intenta que justifiquen los resultados experimentales con los conocimientos teóricos abordados. La segun-
da experiencia tiene un grado de complejidad algo mayor. Tiene dos pasos, uno es extrac-ción con un solvente y el segundo una desti-lación. Pueden hacerse otras extracciones de esencias a partir de des-tilaciones por arrastre con vapor que suelen ser interesantes.
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un gruPo dE átomos muy imPortAntE: Los gruPos funcionALEs
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En este capítulo se introducen compuestos del car-bono de mayor complejidad que los vistos anteriormen-te, como son las biomoléculas. Las reacciones químicas presentadas fueron estudiadas en el capítulo anterior, en este se las aplica a situaciones con mayor dificultad.
En este caso se eligió como tema motivador el apor-te energético que brindan muchos de estos compuestos al organismo, esto se relaciona directamente con los ali-mentos, el metabolismo y el balance energético, todos temas socialmente significativos para los alumnos, que se abordarán en el capítulo 9.
Se introduce el concepto de polímero, centrándose solo en aquellos que forman las biomoléculas.
En el tratamiento de los monosacáridos, las fórmulas estructurales y la isomería óptica, son temas que presen-tan dificultad a la hora del aprendizaje. Estos se ilustran con varios ejemplos. Se sugiere mencionar implicancias biológicas como, por ejemplo, que muchas reacciones biológicas ocurren con un determinado isómero y no con otro. Se puede mencionar el caso del uso de la dro-ga talidomida, utilizada como sedante y calmante de las náuseas de las mujeres embarazadas a principios de la década de 1960. Esta droga causaba malformaciones en las extremidades de los hijos de las mujeres que la habían ingerido. Luego se descubrió que utilizando un isómero óptico de la droga, los efectos negativos eran suprimidos. Hasta entonces, no se tenía en cuenta la im-portancia de la isomería óptica.
Es importante des-tacar que la ubicación del grupo OH hacia la derecha o izquierda no condiciona si es dextro o levorrotatorio. Son dos situaciones que no están conectadas, esto suele ser motivo de confusión en los alum-nos y vale la pena insis-tir en este punto.
Se retoman las reacciones químicas del capítu-lo anterior, en el caso de la oxidación se nombran las reacciones de Fehling y de Tollens como métodos de identificación de aldehídos.
En el estudio de los lípidos, se refuerzan las reaccio-nes de esterificación y la de hidrólisis ácida o alcalina (saponificación), estudiadas anteriormente.
La existencia de otro tipo de lípidos como son los esteroideos se menciona con el objeto de que los alum-nos adviertan que existen muchos otros lípidos de gran importancia biológica además de los glicéridos, como son el colesterol y algunas hormonas.
El estudio de ácidos grasos permite reforzar otro tipo de isomería, la geométrica. De esta manera, se mencionan los ácidos grasos trans y los omega 3 y omega 6, que frecuentemente se mencionan en las pu-blicidades de ciertos los alimentos, este tema se retoma en el capítulo 9.
La insaturación presente en los ácidos grasos es usada para explicar la diferencia en el punto de fusión de las sustancias según sean saturadas o no. Y para retomar la reacción de adición en alquenos, se aplica a la adición de yodo (índice de yodo) y a la hidroge-nación en la obtención de margarinas.
La manufactura de jabones mediante saponifica-ción es interesante para explicar las causas de la di-ferencia de solubilidad en agua entre un triglicérido y un jabón. La formación de micelas ayuda a volver
a tratar temas impor-tantes como los son las fuerzas intermolecula-res como la unión di-polo-dipolo o la unión puente de hidrógeno.
Con este concepto, se introduce la acción de detergente, y se ejemplifica con las es-tructuras de los deter-gentes sintéticos.
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En este capítulo se completa el estudio de las bio-moléculas que se inició en el capítulo 6. En este caso, se hace foco en aquellas macromoléculas que poseen grupos nitrogenados, es decir, proteínas, porfirinas y ácidos nucleicos. La expectativa de logro de este capí-tulo es que los alumnos conozcan las características es-tructurales de los compuestos nitrogenados; relacionen dichas características estructurales con las propiedades de los grupos funcionales presentes en ellos; conozcan las funciones biológicas de los compuestos nitrogena-dos, y puedan vincularlas con sus características fisico-químicas; sepan qué factores modifican la estructura y función de los compuestos nitrogenados, y puedan explicarl como ocurre a partir de conocer los grupos funcionales presentes en ellos, y sus características fisi-coquímicas; puedan establecer similitudes y diferencias entre los distintos compuestos nitrogenados respecto de la estructura, propiedades fisicoquímicas y funciones.
El análisis de la estructura de los aminoácidos y su clasificación respecto de las propiedades de los radicales implican la identificación de los grupos funcionales pre-sentes en ellos y el conocimiento de sus características fisicoquímicas. Este tema también puede utilizarse para comprender la estructura primaria de los compuestos nitrogenados poliméricos (proteínas y ácidos nuclei-cos), ya que la formación de los enlaces peptídicos o de las uniones fosfodiéster dependen de la reactividad de ciertos grupos funcionales presentes en ellos.
El conocimiento de las interacciones de los distintos grupos permite comprender cómo se generan la estructura secundaria, terciaria y cuaternaria, en el caso de las pro-teínas, y la estructura secundaria, en el caso de los ácidos nucleicos. También pueden com-
prenderse ciertas funciones, como la actividad de las enzimas; así como puede entenderse la forma en la que ciertos agentes afectan la estructura, provocando, por ejemplo, la desnaturalización de las proteínas o de los ácidos nucleicos.
Dos de los tres compuestos nitrogenados trabajados en el capítulo son poliméricos: las proteínas y los ácidos nucleicos. Una herramienta de gran utilidad es la rea-lización de modelos tridimensionales que permitan vi-sualizar, de algún modo, esas interacciones específicas. Para trabajar con el tema de estructura de proteínas, se pueden utilizar bolitas de plastilina de cuatro colo-res distintos –representando los cuatro tipos de ami-noácidos de acuerdo a las características del radical–, y un alambre para unirlas. Una vez determinada una secuencia primaria, moldeando el alambre y en fun-ción de las propiedades de los aminoácidos, se puede representar una posible estructura secundaria, terciaria e, incluso, cuaternaria, si se trabaja con más de una ca-dena o alambre.
Para trabajar el tema de la estructura del ADN (la formación de la doble hélice y la complementariedad de bases), se puede realizar algo similar, utilizando bolitas de cuatro colores para representar las cuatro bases nitro-genadas, y alambres que jueguen el rol de la cadena.
Los temas de las estructuras de las proteínas y la desnaturalización se pueden aprovechar para explicar fenómenos cotidianos como la cocción de alimentos y el
planchado del cabello. Las actividades tie-
nen como objetivos, por un lado, la verificación de los aprendizajes, y, por el otro, la integra-ción de los conocimien-tos, no solo adquiridos en este capítulo y en este bloque, sino también con los adquiridos en el bloque anterior.
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LAs moLécuLAs dE LA vidA. Los comPuEstos nitrogEnAdos
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Este capítulo integra muchos de los conceptos ad-quiridos en capítulos anteriores, además de introducir conceptos nuevos. Se espera que los alumnos compren-dan cómo está constituida una vía metabólica, cuál es su relación con la energía y con la formación o degra-dación de macromoléculas; conozcan la importancia de la acción de las enzimas en el metabolismo; entien-dan cómo se llevan a cabo las reacciones de óxido-re-ducción dentro de las vías metabólicas, y qué función tiene las coenzimas; comprendan cómo se acumula, se transfiere y se transforma la energía en los procesos metabólicos; sepan cómo las vías metabólicas se rela-cionan entre sí.
Dado que el tema es integrador en sí mismo, se puede trabajar con muchos de los temas vistos hasta el momento. En principio, el análisis de vías metabólicas implica el trabajo con el concepto de reacción quími-ca, trabajado en la introducción del libro, y el tema de estequiometría, visto en el capítulo 4. Por otro lado, el proceso de respiración celular puede vincularse al pro-ceso de combustión, explicado en el capítulo 3.
Se retoma también el concepto de óxido-reducción trabajado en el capítulo 5. Incluso en los esquemas de glucólisis, ciclo de Krebs y ciclo de Calvin se pueden analizar los grupos funcionales en cada paso y reco-nocer oxidaciones y reducciones de grupos oxhidrilo, aldehído, cetona y carboxilo. Aparece también el tema de actividad enzimática, introducido en el capítulo 7, y de su acción especí-fica. Por último, el es-tudio del metabolismo incluye el conocimien-to de la estructura y al-gunas funciones de las macromoléculas que participan en él, temas abordados en los capí-tulos 6 y 7.
Un concepto com-plejo para introducir es
la acumulación de energía potencial, en este caso electro-química, por el bombeo de protones. Se pueden utilizar algunas analogías para explicar el concepto; por ejemplo, la energía acumulada en el agua de un tanque del techo de una casa o en una pelota arriba de una escalera.
Otra herramienta que podría utilizarse para com-prender cómo ocurren las cadenas de electrones y los conceptos de dador y aceptor de electrones, es la rea-lización de un modelo “humano”: se colocan varios alumnos en fila y se pasa un paquete, desde el primero hasta el último. El paquete representaría a los electro-nes, el primer alumno que da el paquete es el dador inicial, y el último que lo recibe es el aceptor final. En cada caso, los dadores y aceptores podrían analizar qué moléculas están representando.
Los temas del capítulo presentan vínculos a conte-nidos CTSA. Por ejemplo, se puede hablar de la acción tóxica de los inhibidores de la cadena respiratoria, como el monóxido de carbono o el cianuro, y relacionarla con la combustión incompleta que puede ocurrir en ambien-tes calefaccionados cerrados o la contaminación debida a la actividad minera. También podría hablarse del uso de la fermentación en distintas industrias (láctea, vitivi-nícola, etcétera). Por último, sería interesante tratar el tema de las distintas instancias en el proceso de la eutro-fización de cuerpos de agua, causados por la eliminación de materia fecal, ya que allí se presentan organismos con distintas capacidades metabólicas (fotosintéticos, respi-
radores aeróbicos y res-piradores anaeróbicos).
Las actividades de este capítulo tienen por fin que el alumno pue-da integrar las distintas vías metabólicas que aprendió, y pueda vin-cular los contenidos del capítulo con conceptos adquiridos en capítulos anteriores.
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LA obtEnción dE nutriEntEs y EnErgíA
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El capítulo 9 es el cierre del bloque 2 e integra con-ceptos adquiridos en los otros capítulos del mismo. Tiene por finalidad que los alumnos comprendan la diferencia entre alimentos y nutrientes; relacionen la clasificación de los nutrientes con la estructura y fun-ción de las macromoléculas y con su rol en el metabo-lismo; sepan los nutrientes que aportan los distintos tipos de alimentos, y qué consecuencias trae la adqui-sición defectuosa de alguno; conozcan cuáles son los requerimientos nutricionales para llevar a cabo una alimentación saludable, y los vinculen con los proce-sos catabólicos y anabólicos.
La primera relación directa que surge a partir de este capítulo es la que existe entre la alimentación y el meta-bolismo. Tanto las vías catabólicas como las anabólicas requieren la participación de compuestos adquiridos como nutrientes a partir de los alimentos ya sea que se usen como sustratos en la respiración celular o como estructuras básicas para las vías anabólicas de síntesis de macromoléculas. A partir de esta relación también aparece el concepto de la energía, así como también aparece nuevamente la función de las coenzimas en el metabolismo, ya que muchas vitaminas forman parte de estructuras que cumplen dicha función.
El análisis de las enfermedades e intolerancias llevan al repaso de la estructura y propiedades de las macro-moléculas como, por ejemplo, la estructura de la lactosa para comprender la intolerancia a dicho disacáridos, o la estructura de la fenilala-nina y su función como aminoácido esencial, para entender de qué se trata la fenilcetonuria.
Como sugerencia de una actividad inte-ractiva, que permita la integración de los con-tenidos y la relación con la vida cotidiana, se pueden, no solo su-
gerir, sino llevar a cabo recetas saludables, en las que los alumnos identifiquen el tipo de nutrientes y cantidad de calorías que estas aportan, y luego compartan las comi-das elaboradas con sus compañeros.
Este capítulo puede resultar de suma importancia para trabajar el concepto de alimentación saludable, y que los alumnos reflexionen acerca de sus hábitos, te-niendo en cuenta que, por lo general, los adolescentes consumen una alta cantidad de comida “chatarra” o poco nutritiva. La película Supersize me, documental en el que un hombre registra las consecuencias de ingerir comida “chatarra” durante un mes, puede ser utilizada como un disparador para reflexionar y discutir acerca de malos hábitos de consumo alimenticio.
Pueden analizarse las leyendas de los envase de los alimentos y vincularlas con las intolerancias y/o alergias, y se puede investigar un poco más sobre la reciente for-mulación de la Ley Celíaca y sus implicancias.
Se espera que en las actividades los alumnos pue-dan, no solo verificar los conceptos y conocimientos adquiridos, sino también trabajar sobre situaciones más vinculadas con su vida cotidiana, como es el caso de los testimonios de alimentación de distintas personas, el análisis de recetas y el estudio de las etiquetas de los ali-mentos, y les permita sacar conclusiones más tangibles, incluso sobre su propia vida y sus hábitos alimenticios.
Los temas vistos en este capítulo apuntan a la con-cientización acerca de los hábitos alimenticios, que lle-
ven hacia el consumo de una dieta saludable. Por otro lado, también ponen en evidencia la relación entre la alimen-tación y pautas sociales y/o culturales, anali-zando la importancia del acceso a alimentos ricos en nutrientes y las consecuencias de sus carencias.
cAPítuLo 9
LA ALimEntAción HumAnA
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Uno de los ejes básicos de este capítulo es el estu-dio de la estequiometría, considerado uno de los temas fundamentales de la química y que muchas veces pre-senta conflictos para los estudiantes.
La principal dificultad de este contenido radica en que los alumnos deben dominar el lenguaje químico, que im-plica el manejo de símbolos, fórmulas y nomenclatura.
Es importante que los docentes pongan en juego es-trategias que permitan la comprensión de los conceptos químicos y matemáticos relacionados con el tema.
Habitualmente la estequiometría se ha enseñado desde una perspectiva algorítmica a través de ejer-cicios de aplicación cuyo contenido abstracto carece de sentido para los estudiantes. Según María del Mar Aragón, docente de ciencias exactas y naturales: “en la mayoría de los casos no hay un acercamiento desde el laboratorio, haciendo que la química se convierta en algo alejado de la realidad del estudiante. La observa-ción macroscópica de una reacción química en la que se formen precipitados que se puedan medir de forma sen-cilla puede hacer que la enseñanza de la estequiometría resulte cercana a los estudiantes”.
Al abordar problemas de aplicación directa con compuestos que resultan conocidos o que se utilizan habitualmente, se logra una mayor motivación en la resolución. Se recomiendan ejemplos de medicamen-tos o composición de aguas minerales, entre otros.
Cuando se aborda el tema estequiometría, se lleva a cabo la integración de los diferentes con-tenidos desarrollados anteriormente como lo son escritura de com-puestos y ecuaciones químicas. En este pun-to también se muestra la relación entre los valores teóricos y los reales y la incidencia económica que tienen
para las industrias el rendimiento de los procesos y la pureza de las materias primas.
Resulta interesante proponer a los alumnos que sean ellos quienes diseñen situaciones problemáticas. La crea-tividad e inventiva al plantear problemas estequiométri-cos, u otros, desarrollan en forma significativa un conjun-to de habilidades intelectuales que a su vez les permitirán transferir el conocimiento teórico a la realidad.
Otro de los contenidos abordados en el capítulo es el referido a los materiales de la corteza terrestre y las transformaciones químicas producidas en la natura-leza. El análisis del intercambio energético asociado a los procesos industriales y el estudio del tratamien-to de los efluentes y residuos fabriles que, desde una óptica empírica, pretenden dar las herramientas para promover la adquisición de competencias específicas, como son la utilización de unidades, la representación de datos en gráficos, la investigación e interpretación bibliográfica.
Las actividades propuestas en las que los alumnos deben asumir roles y defender su posición son exce-lentes estrategias didácticas para generar la reflexión crítica y emisión de juicios de valor respecto al cui-dado del ambiente y el uso racional de los recursos. Permiten, además, promover aprendizajes vinculados con la capacidad de aprender en forma autónoma, de analizar, sintetizar, trabajar en equipo.
Cabe destacar que cada docente tendrá que orien-tar y guiar la investiga-ción y presentación en relación con la cons-trucción del contenido temático a abordar. Po-drá realizar, también, los ajustes y adecuacio-nes que tendrán que ver con los grupos, modali-dades de trabajos insti-tucionales y los tiempos de que dispone.
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Los rEcursos químicos
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En este capítulo se espera que los estudiantes acce-dan a contenidos relacionados con la extracción y el uso de los metales, desde la Antigüedad hasta el siglo xxi; que conozcan la ubicación geográfica de los re-cursos metalíferos argentinos, los inconvenientes de la contaminación por los métodos de extracción o trata-miento y el problema del agotamiento del recurso. El recorrido histórico por las épocas de los primeros me-tales (la edad del cobre, del bronce del hierro) intenta informar a los estudiantes del porqué surgieron en ese orden y cuáles son las características de los minerales de donde fueron extraídos dichos metales.
En este capítulo se pueden trabajar temas como las características de la unión metálica y la explicación de las propiedades de los metales en función de dicha unión; las estructuras cristalinas de los minerales y sus propie-dades físicas y químicas; los procesos de extracción y pu-rificación que se explican mediante la simbología propia del lenguaje químico, como las ecuaciones con cálculos del número de oxidación y reconocimiento de procesos óxido-reducción vinculados a la metalurgia.
El concepto de la unión metálica se explica con una analogía muy frecuente: es como un mar de electrones en donde están sumergidos los núcleos atómicos y los electrones de los niveles internos. Esto se puede mode-lizar con bolitas de telgopor fijas dentro de un frasco ci-líndrico de vidrio —que hacen las veces de los átomos metálicos— cubiertas con agua con brillantina —esta hace de electrones des-localizados en movi-miento—. Se observa así el movimiento de los electrones del últi-mo nivel (o electrones de valencia) que permi-tirán luego la corrien-te eléctrica. Se puede observar la foto de este modelo de unión metá-lica en la página 187.
A partir de la lectura de este capítulo, se puede dia-logar con los estudiantes sobre los usos de los metales en la vida cotidiana, su corrosión y prevención de la misma; las aleaciones que forman; los materiales y sus propiedades; los nuevos materiales; la salud asociada a la contaminación por la industria minera, la legislación y las condiciones laborales en las minas; la importan-cia de la industria metalúrgica en un país, entre otros temas.
En cuanto a las actividades, se intenta que esos ejercicios clásicos de la disciplina sean significativos para los alumnos. Están previstos para ser resueltos en el aula, en equipos o de modo individual, o para ser indicados como ejercicios para hacer en la casa.
Insistimos en que el nuevo paradigma desde donde se debe enseñar química está sustentado en una visión humana de la ciencia, la cual debe analizar los aportes que esta hace a la sociedad así como los problemas que los nuevos descubrimientos traen aparejados, y sobre todo, las posibles soluciones. El propósito es que los alumnos adquieran conocimientos que le permitan actuar como ciudadanos responsables, conocedores del medio en el que habitan y protectores del mismo. Los procesos industriales de extracción minera y su modificación ambiental, y la importancia del recur-so minero en muchas provincias argentinas —como recurso económico fundamental—, son temas claves a la hora de apoyar o no proyectos políticos a largo
plazo. El conocimiento da herramientas para la consolidación de las democracias en las ur-nas. En este sentido, en las actividades finales se propone un debate sobre el problema mi-nero en la Argentina, con información y pau-tas para llevarlo a cabo.
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químicA y mEtALurgiA
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En el capítulo 11 se hizo hincapié en la obtención de compuestos de la corteza terrestre. En este capítulo se espera que los alumnos accedan a contenidos rela-cionados con los procesos industriales, es decir, con la transformación de los compuestos que se extraen mediante la minería u otros métodos de extracción. En el capítulo 10 se estudia cómo se obtienen algunos productos químicos. Este tema es aprovechado para estudiar cuestiones fundamentales de la química como la posibilidad de acelerar o retardar una reacción, de mejorar el rendimiento del producto obtenido o de conocer las consecuencias de los efectos de la elabora-ción sobre el ambiente.
Los temas de la química que se trabajan en este ca-pítulo son: cinética química, equilibrio químico, teo-rías ácido-base, pH, titulación. Estos temas se pueden relacionar con lo cotidiano a partir del conocimiento de los usos de los catalizadores en la industria (conser-vantes alimentarios permitidos y no permitidos, pro-blemas de salud a partir de su consumo) los factores que influyen en la velocidad de las reacciones (aplica-ciones a la vida cotidiana de dichos factores, por ejem-plo, en el arte culinario), la influencia del pH sobre los cultivos, el ambiente, la salud, etcétera.
Para explicar temas de este capítulo se pueden uti-lizar como herramientas pedagógicas algunas analo-gías que se han hecho conocidas a través de los años. Por ejemplo, el concepto del equilibrio dinámico se puede entender con una analogía extraí-da del libro Química (Chang, 1999) que usa la idea de un centro de esquí, donde el núme-ro de personas que as-ciende por el teleférico es igual al número de personas que descien-de, con lo cual no se observa cambio neto
en la cantidad de personas que se encuentran en di-cho centro. Otro texto universitario (Umland y Bella-na, 2000) presenta al equilibrio dinámico utilizando la analogía del malabarista, en la cual la velocidad con que lanza al aire los objetos es igual a la velocidad con que regresan a las manos (*).
El capítulo también presenta una serie de ejercicios para aplicar los contenidos vistos. En ellos podrán in-terpretar gráficos, aplicar el concepto de pH e identi-ficar factores que modifiquen la cinética de una reac-ción, entre otras cosas.
Las actividades experimentales propuestas incluyen un trabajo práctico muy conocido, pero no por ello despreciable. Se trata de “fabricar” un indicador natu-ral con extracto de repollo colorado y verificar el me-dio de materiales de la vida cotidiana como el champú, el detergente, las gaseosas, los limpiadores desengra-santes, etcétera. También en esta sección, se halla otra guía de TP que propone analizar las perturbaciones sobre el equilibrio químico que ocurren entre una sal de cobalto hidratada (color rosado) y anhidra (celeste) y las predicciones según el principio de Le Chatelier. Los docentes debemos comprender que esos tiempos de reflexión y elaboración de materiales no son “una pérdida de tiempo”, sino justamente lo contrario. Si dedicáramos más espacio de nuestros proyectos áuli-cos a estos procedimientos, notaríamos el crecimiento de nuestros alumnos desde aspectos como el desen-
volvimiento oral, el pensamiento lógico, la creatividad, hasta, in-clusive, el gusto por la asignatura con la con-secuente participación en clase y el anhelado compromiso.
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LA obtEnción dE comPuEstos químicos
(*) Monografía Enseñanza de las ciencias: perspectivas iberoamericanas. Andrés Raviolo y Andoni Garritz. http://garritz.com/andoni_garritz_ruiz/documentos/
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En este capítulo proponemos abordar temas que van más allá de los conocimientos químicos habitual-mente desarrollados en los libros de química y que nos permitirán formar personas con competencias ciudadanas que tengan una visión crítica y compro-metida con la administración responsable e inteligen-te del ambiente, capaces de realizar el análisis sobre el impacto ambiental que tienen las acciones antro-pogénicas, a fin de conciliar la conservación de los ecosistemas con el desarrollo humano.
Estar al tanto de los avances científicos y tecno-lógicos y enmarcar social e históricamente el cono-cimiento, desarrolla habilidades y actitudes para la participación, asociación, organización, acción co-lectiva, intercambio de opiniones, expresión de pun-tos de vista y modificación de posturas. Manejar la información permite estar mejor preparados para co-municar ideas, participar en elecciones, aprovechar oportunidades, obtener servicios, velar por los dere-chos propios y del prójimo, entre otras acciones.
El conocimiento y la comprensión del proceso so-cio histórico que acompaña al desarrollo de la ciencia permite entender el avance científico, y de la química en particular, no solo como un resultado sino tam-bién como un proceso cambiante y dinámico llevado a cabo por personas que forman parte de una socie-dad y que interactúan permanente con las variables económicas, políticas y éticas de su época.
“Cuando no cambia la preparación durante inmensos períodos, las tradiciones pasan in-tactas a la generación siguiente. Pero cuando lo que se debe aprender cambia deprisa […] se hace mucho más difí-cil saber qué enseñar y cómo enseñarlo” (C. Sa-gan, 1997).
La mención de los científicos galardonados con el Premio Nobel es importante para que los alumnos conozcan el nivel de desarrollo que históricamente ha tenido la ciencia y la investigación en nuestro país. Sin embargo, estos personajes se presentan como ciu-dadanos y personas que se formaron, en su mayoría, en las mismas escuelas y que crecieron en los mismos barrios, pueblos o ciudades que los lectores del libro. Esta revisión sobre los aspectos relevantes de la per-sonalidad de los premios Nobel argentinos, acerca al alumno el aspecto humano y cotidiano del científico, con sus virtudes y debilidades. Una tarea significa-tiva por parte del docente consiste en describir con vocabulario claro y accesible el descubrimiento que motivó el galardón y en destacar el alcance y los be-neficios que tiene dicho hallazgo en el desarrollo del ser humano y su entorno.
Humanizar la imagen de los hombres y mujeres que hicieron y hacen ciencia, comprender los momen-tos más trascendentes de evolución de conocimientos químicos y mostrar las repercusiones que el progreso científico ha producido en el ámbito económico y so-cial, fomenta una cultura científica que permite una adecuada orientación de las nuevas generaciones hacia el empleo del progreso científico y técnológico para el desarrollo sustentable.
Si bien el enfoque del libro presenta un panorama amplio de la química que es independiente de los conte-
nidos específicos que se desarrollan en la univer-sidad, en este capítulo se incluye información sobre dónde y qué ca-rreras vinculadas con la química se pueden se-guir. Esto que además muestra la injerencia que esta ciencia tiene en diversos campos de la actividad humana.
sEcción finAL
LA químicA como EmPrEndimiEnto HumAno
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Hidrocarburos: nomenclatura y reacciones .............................. 26
relación entre estructura y propiedades fisicoquímicas ....... 28
Leyes de los gases ........................................................................... 30
Estequiometría .................................................................................. 32
Equilibrio químico ........................................................................... 34
rendimiento ..................................................................................... 36
rédox.................................................................................................. 38
reacciones de grupos funcionales .............................................. 40
metabolismo .................................................................................... 42
cálculo de energía de los alimentos ........................................... 44
ÍNDICE
ActividAdEs comPLEmEntAriAs
[*]QCA
A continuación se presentan actividades clasifica-das por temas, que son independientes de la orga-nización de los capítulos del libro. Estas pueden ser útiles como ejercitación complementaria.
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hidrocarburos: nomenclatura y reacciones
1. nomenclatura y formuleoa. Escriban la fórmula de los siguientes compuestos:
b. Asignen a cada estructura los el nombre que corresponda.i. 4 etil-2,2 dimetil octano ii. 2- pentinoiii. 2 metil, 1-hexeno iv. benceno v. ciclopentano
2.teniendo en cuenta los compuestos del punto 1: a. Clasifíquenlos en alcanos, alquenos, alquinos, cíclicos o aromáticos.b. Elijan tres compuestos y escriban, para cada uno, dos isómeros de cadena.
3. teniendo en cuenta las propiedades de los hidrocarburos, resuelvan.a. ¿Qué tipo de reacciones químicas le ocurre a los alcanos? ¿Y a los alquenos y alquinos?b. Enumeren los principales usos de los hidrocarburos y de dónde se los extrae.c. Expliquen cómo es la estructura del benceno.d. ¿Por qué el carbono puede formar enlaces simples, dobles y triples con otro átomo de carbono?
(tengan en cuenta su configuración electrónica).
4. Escriban las ecuaciones químicas que representan la reacción de: a. butano con gas cloro (Cl2)b. 2-penteno con flruoruro de hidrógeno (HF)c. la combustión del 1-propino
cH3 cH c cH3
cH3
cH3
cH2
1.cH3 cH = cH cH3
cH2
cH2
cH2
3.
cH = c cH2 cH2 cH3
2. cH3
cH3 (cH2) 5 cH3
5.4.
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5. completen el siguiente cuadro:
hidrocarburo Puntos de fusión y ebullición Solubles en… Tipos de reacciones
químicas
Alcanos
Alquenos/inos
Cíclicos
Aromáticos o bencénicos
6. El acróstico de los hidrocarburosResuelvan el siguiente crucigrama teniendo en cuenta las definiciones que apa-recen debajo.
1. Orbitales formados por la combinación de orbita-les s y p en el átomo de carbono.
2. Hidrocarburos que presentan enlaces triples. 3. Reacciones típicas de alquenos y alquinos.4. Grupo al que pertenecen el benceno y sus
derivados.5. Hidrocarburos que presentan enlaces simples
carbono-carbono.6. Hidrocarburo aromático cuya estructura fue pro-
puesta por Kekulé.
7. Hidrocarburo que presenta enlace doble.8. Compuestos que presentan la misma fórmula
molecular pero que son distintas sustancias.9. Principal uso de los hidrocarburos.10. Reacciones típicas de alcanos.11. Principal fuente de hidrocarburos.12. Solventes que en los que se disuelven los
hidrocarburos.13. Método por el cual se obtienen los principales de-
rivados a partir del petróleo crudo.
1 h
2 I
3 D
4 R
5 O
6 C
7 A
8 R
9 B
10 U
11 R
12 O
13 S
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Relación entre estructura y propiedades fisicoquímicas
1. sobre la base de lo que aprendieron en el libro, resuelvan. a. Completen la siguiente tabla:
Átomos Fórmula de Lewis
Fórmula desarrollada
Fórmula química
Tipo de unión entre
átomos
Nombre del compuesto
11na - 16s sulfuro de sodio
13Al - 8o
7n - 1H
16s - 8o so2
6c - 1H Propano
6c - 1H Eteno
6c - 1H 1-butino
b. Para cada uno de los compuestos indiquen si los enlaces entre átomos son po-lares o no. Justifiquen
c. Indiquen el estado de agregación de cada uno de los compuestos a temperatu-ra ambiente y justifiquen.
2. indiquen si las siguientes afirmaciones son verdaderas o falsas y justifiquen su respuesta.
a. La unión entre moléculas de agua es por puente de hidrógeno.b. La unión peptídica entre aminoácidos es una unión dipolo-dipolo.c. Entre las moléculas de dióxido de carbono aparecen Fuerzas de London.d. Los hidrocarburos son insolubles en agua debido a que son polares.e. Los alcoholes presentan estructura polar en sus moléculas.
3. cuando ocurre un derrame de petróleo en el mar o en un río, este flota sobre el agua. Expliquen a qué se debe este hecho desde el punto de vista de la estructu-ra química de los hidrocarburos que constituyen al petróleo.
4. unan con flechas los conceptos de la columna de la derecha con los correspon-dientes en la columna de la izquierda.
Compuesto geometría molecular
co2 Linealso3 AngularnH3 triangularH2o tetraédricacH4 Piramidal
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5. La siguiente tabla indica los puntos de ebullición y de fusión de los tres primeros ácidos de la serie del carbono:
Ácido Punto de fusión (ºC) Punto de ebullición (ºC)
Etanoico 16,6 117Propanoico -21,15 140butanoico -7,9 164
a. Expliquen qué relación existe entre estos valores y la cantidad de átomos de carbono presentes en la cadena.
b. ¿Cómo se relacionan estos valores con los enlaces intermoleculares?
6. En los alcoholes lineales, a medida que aumenta la cadena carbonada, disminuye la solubilidad en agua. ¿A qué se debe esta característica?
7. resuelvan el siguiente crucigrama en el cual aparecen conceptos relacionados con los enlaces entre átomos y moléculas y las propiedades de las sustancias.
1 2 3
4
5
6 7
8
9
10
11 12
13
14
15
Horizontales:3. Grupo funcional que hace que los
alcoholes y los ácidos sean solubles en agua.
4. Geometría espacial del dióxido de carbono.
6. Los compuestos iónicos tienen PF…
8. Estado físico de un cristal iónico en condiciones normales de presión y temperatura.
10. Enlace entre un metal y un no metal.
11. Los compuestos no polares tie-nen Peb…
12. Estado físico de un hidrocarburo que forma parte del crudo.
15. Los elementos que tienden a ga-nar electrones son…
verticales: 1. Enlace típico entre no metales.2. Parte del jabón que lo hace insolu-
ble en agua.5. Compuestos que contienen un gru-
po carboxilo.7. Geometría espacial del metano.9. Enlace por puente de…13. Una molécula covalente que pre-
senta un dipolo es una molécula…14. Los compuestos polares son …
en agua.
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Leyes de los gasesNota: suponer a todos los gases con comportamiento ideal.
1. conviertan las siguientes temperaturas a otras escalas. a. 470 K a ºF b. 24 °F a Kc. 670 °F a °Cd. 380 °C a °Fe. 350 °C a Kf. 70 K a °C
2. cambien las unidades de presión de acuerdo a lo que se indique en cada caso.a. 350 mmHg a atmb. 4,5 atm a HPac. 1 200 HPa a mmHgd. 500 Hpa a atm
3. un gas se encuentra en un recipiente de 40 dm3 a 1 050 mmHg y a una tempera-tura de 85 ºf. calculen la temperatura sabiendo que el gas es sometido luego a una presión de 2,35 atm sin modificar el volumen. ¿qué ley se aplica en este caso?
t = 85º f
P = 1 050 mmHg
v = 40 dm3
Condiciones iniciales
4. En un recipiente de 320 dm3 se encuentra un gas a una temperatura de 90 ºc y una presión de 570 mmHg. si a dicho gas se lo comprime a un un volumen final de 150 dm3, calculen la presión que soporta, sabiendo que se mantiene constante la temperatura. ¿cuál es la ley que se está aplicando?
v2 = 150 dm3v2 = 320 dm3
Pi = 570 mmHg
5. A una presión constante de 680 mmHg, se encuentra un gas en un recipiente de 450 L y a una temperatura de 185 ºf. calcular en qué volumen estará contenido dicho gas, si su temperatura fuera de 545 ºK.
La escala farenheit se relaciona con la escala celsius de la siguiente manera: x ºc 9/5 + 32 = y ºf
tengan en cuenta que: 1atm = 760 mmHg = 1013 HPa
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6. calcular qué volumen ocupará el gas del punto 5 en cntP.
7. ¿qué presión tendrán 2,40 moles de nitrógeno gaseoso (n2) que ocupan un vo-lumen de 12,0 dm3 a 1 200 °c?
8. ¿cuál será el volumen que ocupan 445 g de gas hidrógeno medidos en cntP?
9. ¿cuántos moles de o2 hay en un recipiente que contiene 10 dm3 de este gas a 10 °c bajo cero, a 1 atm? ¿cuál es la densidad del oxígeno molecular a esta temperatura?
10. una determinada masa gaseosa se halla en un recipiente de 0,8 L a una pre-sión de 2 atm y temperatura normal. ¿qué temperatura, en ºc, tendrá cuando se expanda a un volumen final de 1,6 dm3 y ejerza una presión de 600 mmHg?
vi = 0,8 LPi = 2 atmti= 273 K
vf = 1,6 dm3
Pf = 600 mmHgtf= ?
11. ¿cuál es el volumen molar de un gas a 27 ºc y una presión de 2 atm?
12. ¿qué masa de metano (cH4) ejerce una presión de 1,6 atm, ocupando un tan-que de 400 dm3 a 50ºc?
13. ¿cuántos moles de nitrógeno habrá en un re-cinto de 30 dm3 a una presión de 1,2 atm y 45 ºc? ¿cuántas moléculas de dicho gas? ¿cuántos átomos del elemento nitrógeno?
14. calcular cuántas moléculas de gas etano (c2H6) hay en 2 dm3 a 0ºc y 850 mmHg. ¿cuál es la masa de esa cantidad de gas?
15. calcular la densidad de los siguientes gases:a. Neón en CNTPb. Propano (C3H8) a 30 ºC y 2 atm.
16. 20 dm3 de un gas, a una presión de 3 atm, pesan 7 g. ¿A qué presión 9 dm3 del mismo gas pesarán 15 g? (considerar temperatura constante.
v = 30 dm3
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Estequiometría
1. El carbonato de calcio se puede descomponer por calentamiento y dar origen a dióxido de carbono y óxido de calcio. Planteen la ecuación química balanceada e indiquen si la cantidad de moles de dióxido de carbono que se produce en cnPt, a partir de la descomposición de una muestra de 500 g de roca, que contiene 25% de carbonato de calcio, es:
a. 0,25; b. 1,25; c. 2,50 ód. 5,00.
2. La dimetilhidrazina (udmH), cuya fórmula es (cH3)2n-nH2, se usó como com-bustible en el descenso de la nave Apolo a la superficie lunar, con n2o4 como oxi-dante. A partir de la siguiente ecuación sin ajustar, indiquen:
(CH3)2 NNH2 + N2O4 → CO2 + H2O + N2
a. qué masa de combustible permite preparar 3,01.1023 moléculas de agua;b. qué volumen de oxidante se combinará con 500 g de dimetilhidracina;c. qué masa de UDMH se necesita para el desprendimiento de 38 dm3 de nitró-
geno en CNPT.
3. A partir de la ecuación de la combustión completa del metano, indiquen cuál/es de las siguientes afirmaciones es/son falsas.
a. A partir de 16 g de metano se forman 2 moles de agua. b. Para obtener 44 g de dióxido de carbono se necesitan 32 g de oxígeno. c. Una molécula de metano se combina con 2 átomos de oxígeno. d. Un mol de metano origina 44,8 dm3 de dióxido de carbono, en CNPT.
4. se colocan en un recipiente 10 g de hidrógeno y 40 g de oxígeno. indiquen:a. ¿Cuántos moles de hidrógeno y oxígeno hay en el recipiente?b. ¿Qué volumen y de cuál de los gases se halla en exceso? c. ¿Cuántas moléculas de agua se forman?
5. El agua oxigenada de uso farmacéutico es una solución de peróxido de hidró-geno (H2o2). En presencia de la sangre se descompone dando agua y oxígeno, que impide el crecimiento de microorganismos. indiquen qué masa de peróxido debe descomponerse para obtener:
a. 0,25 moles de agua.b. 67,2 dm3 de oxígeno en CNPT.
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6. En el proceso de tostación de sulfuro de cinc se obtuvieron 24,6 dm3 de dióxi-do de azufre, medidos a 27 °c y 1,5 atm. determinen:
a. Masa de mineral utilizado, cuya pureza es del 73%;b. Volumen de oxígeno reaccionante, medido en CNPT;c. Masa de óxido de cinc producido.
7. Los monosacáridos pueden obtenerse por hidrólisis de un disacárido, en pre-sencia de catalizadores.
a. Escriban la ecuación de hidrólisis de la sacarosa.b. Calculen la masa de glucosa formada a partir de 513 g del disacárido.
8. se hacen reaccionar 0,25 dm3 de solución 2 m de ácido nítrico con 52 g de plo-mo (80% de pureza), de acuerdo con la siguiente ecuación sin balancear, indiquen:
HNO3 + Pb → Pb (NO3)2 + NO2 + H2O
a. cantidad de reactivo en exceso, expresada en moles;b. masa de sal obtenida;c. volumen de dióxido de nitrógeno desprendido, medido en CNPT.
9. se tratan 25 g de potasio con una solución de ácido clorhídrico 0,8 m. calculen:a. Cuál es el volumen de la solución de ácido reaccionante.b. Qué volumen de hidrógeno se obtiene a 17 °C y 9,5.104 Pa.c. Qué número de moléculas de sal se forman.
10. se hacen reaccionar 2 400 cm3 de solución 10 m de ácido nítrico con fósforo, según la siguiente ecuación que deberán balancear:
P + HNO3 + H2O → H3PO4 + NO
Calculen la masa de fósforo reaccionante, cuya pureza es del 80%, necesaria para recoger el gas NO en un recipiente de 123 dm3 a 27 °C y 1 520 mm Hg.
12. El gas envasado en las garrafas está constituido por una mezcla de dos isóme-ros, metilpropano y n-butano. A partir de la combustión completa del gas conte-nido en un recipiente de 2 kg, calculen:
a. Volumen de oxígeno necesario, medido a 18 °C y 1 005 hPa.b. Masa de agua formada y número de moléculas de dióxido de carbono obtenido.
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Equilibrio químico
1. Expresen la Kc para las siguientes reacciones:
a. CaCO3 (s) ↔ OCa (s) + CO2 (g)
b. 2 H2(g) + S2 (g) ↔ 2H2S (g)
2. La siguiente reacción es endotérmica; determinen hacia dónde se desplaza el equi-librio en la siguientes situaciones:
A(g) + B(g) ↔ C(g) + D (g)
a. Disminuye el volumen del recipiente.b. Aumenta la temperatura.c. Se agregan 5 moles de D.
3. La polimerización del eteno produce polietileno, esta reacción es exotérmica. En determinadas condiciones se produce un equilibrio que se representa como:
n-eteno (g) ↔ polietileno
4. La reacción de esterificación es una reacción en equilibrio. El acetato de etilo (etanoato de etilo) es un éster usado como removedor de esmalte de uñas. si se parte de un mol de ácido y dos moles de alcohol a cierta temperatura, siendo la constante de equilibrio en esas condiciones K= 4.
a. Escriban la ecuación de esterificación.b. Expresen la Kc.c. Calculen las concentraciones en el equilibrio.d. ¿Cuáles serán las concentraciones en el equilibrio, si al iniciar la reacción en el re-
cipiente ya hubiera un mol de acetato de etilo?
5. En un recipiente A se tiene una solución acuosa de ácido etanoico y en otro, b, una solución acuosa de ácido clorhídrico. señalen de las siguientes afirmaciones cuáles son las correctas. justifiquen su elección.
a. En el recipiente A hay CH3-COOH y H2O como únicas especies.b. En el recipiente B hay HCl y H2O como únicas especies.c. En el recipiente A hay CH3COOH; CH3-COO-;H2O;H3O
+;HO-.
d. En el recipiente B hay Cl-; H2O;H3O+;HO-;HCl.
e. En el recipiente A hay CH3COOH; CH3-COO-;H2O;H3O+.
f. En el recipiente B hay Cl-; H2O;H3O+; HCl.
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6. ¿cuál es la concentración de amoniaco necesaria, a 25 ºc, para obtener una so-lución pH=3? (dAto: Kb: 1.8x10-5)
7. dada la siguiente reacción:
CH3 - COOH + H2O ↔ CH3 - COO- + H3O+
Si se tiene una solución de pH = 2 de este ácido, ¿cuáles de las siguientes propues-tas elegirían para aumentar la concentración del ion acetato en la solución?a. Agregar NaOH.b. Aumentar la concentración de ácido etanoico.c. Agregar HCl.
8. Encuentren en la siguiente sopa de letras los 6 términos relacionados con equii-brio químico. Luego, con ellos escriban un breve párrafo.
h A X F U M
I T C D T I
D E B I L S
R P K A D K
O M Z A S O
N O I U D E
I S U g K A
O W K A h S
9. manchen con una gota de vino tinto una tela de algodón de color blanco. Luego agréguenles unas gotas de vinagre de alcohol (solución de ácido etanoico) y ob-serven. A continuación agréguenle un poco de solución de jabón de lavar y regis-tren los resultados.
a. Completen la tablaColor
VinoVino + vinagreVino + jabón
b. ¿Cómo es el comportamiento ácido-base del vinagre?c. Repasen el proceso de saponificación e indiquen cómo es la solución de jabón.d. ¿A qué se deben los cambios de color de la mancha de vino?
Agua
Kw
hidronio
Ácido
Base
ion
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Rendimiento
1. En procesos industriales, como el cracking de petróleo, o en la manufactura de resinas sintéticas, barnices y lubricantes, se utiliza cloruro de aluminio (Alcl3) como catalizador. se prepara a partir del cloruro de hidrógeno gaseoso y de la vi-ruta de aluminio metálico de acuerdo con la siguiente reacción:
3Al + 6 HCl → Al Cl 3 + 3H2
Teniendo en cuenta que se hacen reaccionar 1,5 mol de Al y 126 g de HCl, y que la reacción tiene un rendimiento del 90%, determinen:a. Cuál es el reactivo limitante y cuántos gramos de cloruro de aluminio se
obtienen.b. Si se hacen reaccionar 8,5 moles de cloro y 6,4 moles de aluminio para formar
cloruro de aluminio, y... b.1.…el reactivo limitante es el aluminio. b.2.…sobran 0,73 moles de cloro. b.3.…se forman como máximo 4,67 moles de cloruro de aluminio. b.4.…sobran 0,73 moles de aluminio.
2. En un experimento se hicieron reaccionar 30 g de metanol y 20 g de monóxi-do de carbono.
a. ¿Qué masa teórica en g de ácido acético se debe obtener? b.Teniendo en cuenta que se obtienen 38,2 g, ¿cuál es el rendimiento de la
reacción?
3. con la siguiente receta se prepara un sabroso arroz con leche para 5 personas.Colocar en una olla 1 dm3 de leche con 200 g de arroz. Cocinar a fuego mínimo aproximadamente 40 minutos, hasta que el arroz esté bien tierno, revolviendo de vez en cuando con una cuchara de madera. Por último incorporar 100 g de azúcar. Colocar la preparación en un bol y espolvorear con canela a gusto. Se puede servir tibio o frío.
Les proponemos:a. Hacer la lista de materiales que se necesitan para preparar el postre.b. ¿Se trata de una transformación endo o exotérmica? ¿Por qué?c. Suponiendo que en la heladera solo tienen 450 cm3 de leche y en la alacena 150 g
de azúcar y 250 g de arroz, c.1. ¿Cuál es el reactivo limitante? c.2. ¿Para cuántas personas alcanzaría la preparación?d. Supongan que quieren preparar el postre para 2 personas, ¿cuál es la cantidad
necesaria de cada uno de los ingredientes?
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4. En la elaboración industrial de galletitas se agregan: crémor tártaro (KH4c4o6) y bicarbonato de sodio (naHco3), ambos en polvo, para que, al hornearlas, estos compuestos reaccionen entre sí y liberen dióxido de carbono gaseoso. El gas que-da “atrapado” dentro de la masa de las galletitas y eso hace que resulten esponjo-sas. La ecuación que representa la reacción entre los dos compuestos menciona-dos, es la siguiente:
KH4C4O6(s) + NaHCO3 (s) → KNaC4H4O6 (s) + CO2(g) + H2O(l)
Habitualmente se requieren 7,5 dm3 de CO2 para elaborar 1kg de galletitas. To-mando en cuenta que no debe quedar excedente de bicarbonato de sodio en el producto terminado porque altera el sabor; el crémor tártaro que se utiliza pro-viene de una mezcla comercial que contiene 20 % de crémor tártaro y 80 % de leche descremada; es recomendable que en la galletita horneada haya un exceso del 0.7% en masa de crémor tártaro, para mejorar su sabor y que el horneado se realice a 240ºC y 0.73 atm de presión, durante 35 minutos. A partir de estos da-tos, determinen cuántos gramos de la mezcla comercial de crémor tártaro se re-quieren para preparar 5 kg de galletitas, si el bicarbonato de sodio utilizado tiene un 95% de pureza.
6. una muestra de 300 g de zinc metálico se calienta a ebullición, a continuación se quema en exceso de oxígeno. una vez que la reacción termina se recogen 320 g de óxido de zinc.
a. Escribir la ecuación que interpreta el proceso. b. Calcular el rendimiento.c. Calcular el volumen de hidrógeno que se obtendrá, medido en CNPT cuando
se tratan 90 g de Zn con exceso de ácido clorhídrico, si el rendimiento previs-to es del 80%.
7. El ca(no3)2 puede obtenerse por reacción del caco3 con Hno3. si se hacen reaccionar 250 g de caco3 del 82% de pureza con 500 cm3 de Hno3 3m. calcu-len la cantidad de nitrato obtenido si el proceso transcurre con un rendimiento del 98%.
8. El ácido adípico (hexanodioico) es una de las materias primas que se utilizan en la fabricación del nailon. se obtiene oxidando el ciclohexano con oxígeno, formán-dose, además, agua. determinen:
a. La cantidad teórica de ácido adípico que debería obtenerse si se utilizan 50 g de ciclohexano.
b. El rendimiento de la reacción si se obtienen 65 g de ácido adípico.
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Rédox
1. Expliquen por qué el concepto de oxidación está asociado al de reducción.
2. calculen los números de oxidación de cada elemento en las siguientes sustancias.
a. H2O d. NaMnO4 g. O2
b. CO2 e. Cu(ClO3)2
c. K2CO3 f. Ni2S3
10. Planteen las ecuaciones químicas que interpreten los siguientes enunciados y reconozcan cuáles son reacciones rédox:
a. El oxígeno gaseoso presente en el aire, reac-ciona con el hierro (de puertas y ventanas, por ejemplo) formando la “herrumbre” que es óxido férrico.
b. Se puede obtener amoníaco (NH3) por síntesis, a partir de las sustancias simples correspondientes (formadas por moléculas diatómicas).
c. Nuestro aliento libera dióxido de carbo-no gaseoso. Si soplamos en una solución de hidróxido de calcio, se observa la pre-cipitación de carbonato de calcio, blanco. ¿Qué más se obtiene?
d. Si se neutraliza al ácido sulfúrico con hi-dróxido de bario, se observa la formación de un precipitado blanco de sulfato de bario. ¿Qué más se obtiene?
e. Por descomposición térmica de óxido de mercurio (II) (sólido anaranjado) se obtiene mercurio (líquido plateado) y oxígeno (gaseoso e incoloro).
f. En la industria química, se obtiene ácido sulfúrico (el más importante en la producción nacional) a partir de la hidratación catalítica del trióxido de azufre gaseoso.
g. Por descomposición térmica de cloratos (por ejemplo, de potasio), siempre se obtienen cloruros y oxígeno gaseoso.
h. El ácido clorhídrico reacciona con metales como el cinc. En esta reacción se li-bera gas hidrógeno y se forma el hidruro del metal.
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11. interpreten la siguiente reacción indicando la ecuación química correspon-diente y nombren todos los productos obtenidos. Luego balanceen la ecuación por el método del número de oxidación. El cobre al reaccionar con ácido nítrico, libera un gas marrón-rojizo llamado dióxido de nitrógeno y forma la sal cúprica correspondiente. ¿qué más se obtiene?
12. Apliquen el método del ión-electrón para balancear las siguientes ecuaciones:
a. Zn + HNO3 → Zn(NO3)2 + NH4NO3 + H2O
b. KMnO4 + KI + H2O → MnO2 + I2 + KOH
c. Fe2+ + NO3- → Fe3+ + NO (solución ácida)
d. CIO3- + I- → CI- + I2 (solución básica)
LA EcuAcionEs rédox En químicA orgánicA
El tratamiento rédox aplicado a reacciones de la química del carbono es muy complejo y excede las expectativas de logro de la secundaria superior. sin embargo, a continuación se dan algunas pautas en caso de querer traba-jar algunos ejemplos de la bioquímica en el aula.
Si bien la química es una sola y se rige por leyes únicas, hay algunos conceptos que difieren un poco. Es el caso del cálculo del número de oxidación para el elemento carbono, cuando forma parte de compuestos orgánicos.
Así, para calcular el número de oxidación del C al formar cadenas carbonadas hay que tener en cuenta que los enlaces entre átomos de carbono no se consideran. Luego, recordando que la suma de todos los números de oxidación es cero, este cálculo se aplica a cada átomo de carbono –y no a la molécula global como en la química inorgánica–. Entonces, teniendo en cuenta la electronegatividad de cada elemento, se determina el número de oxidación de cada átomo de carbono, que será diferente según la ubicación que tenga en la cadena car-bonada y la función química de la que esté formando parte.
Por ejemplo:
El número de oxidación del primer y tercer carbono de una molécula de propano será -3, ya que de sus 4 enlaces no se cuenta el que se une al otro carbono; de los 3 que restan se con-sidera +1 a cada átomo de H (y son 3) luego, para que la suma sea cero, el C debe ser -3.
En cambio, en la misma molécula de propano, el segundo carbono tiene número de oxi-dación -2, ya que se desconocen los 2 enlaces con otros C; se considera +1 cada H (y son 2) y luego para sumar cero, el C debe tener número de oxidación -2.
Siguiendo estas reglas, se pueden plantear las ecuaciones de combustión de hidrocarburos como ecuaciones rédox. También la reacción de alcoholes con metales alcalinos o la fermen-tación alcohólica.
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Reacciones de grupos funcionales
1. se desea identificar un compuesto A. Para hacerlo, se lo somete a varios ensayos cuyos resultados se enumeran a continuación.
a. Al mezclarlo con agua se obtiene una solución.b. Al medir el punto de ebullición se obtiene un va-lor de 78,5 °Cc. Cuando se lo somete a un proceso de oxidación se obtiene un compuesto con un olor particular. d. Al hacerlo reaccionar con ácido acético se obtie-ne un compuesto aromático que luego es identifica-do como acetato de etilo.e. Sobre la base de estos datos indiquen cuál es el compuesto A. Luego expliquen los resultados obtenidos.
2. ordenen según el punto de ebullición creciente los siguientes alcoholes:a. 2 butanol,b. metanol, c. 2 metil 3 propanol.
3. Escriban una ecuación que indique reacciones posibles para obtener los siguien-tes compuestos.
a. Pentanal.b. 2 butanona.c. Ácido 2 metil 1 propanoico.d. 2 pentanol.
4. Escriban todos los isómeros de cadena, de posición, de función y ópticos posi-bles del butanol. nómbrenlos correctamente.
5. relacionen los términos de la primera columna con los de la segunda. Elijan dos de ellos y empléenlos en una oración:
Adición de agua AnhídridosOxidación de alcoholes secundarios Alcohol Condensación de ácidos ÁcidosOxidación de aldehídos Cetonas Saponificación de ésteres Sales orgánicas
compuesto A
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6. completen el siguiente cuadro:
Alcohol Mr Punto de ebullición Solubilidad en agua
Metanol
Etanol
Amilico
7. indiquen la reacción que permite obtener, a partir del hexanol, los siguientes compuestos.
a. Una cetona.b. Hexanal.c. Un éster.d. Un éter.
8. sopa de grupos funcionales.a. Encuenten en la siguiente sopa de letras, 6 palabras relacionadas con grupos
funcionales.
E J K A M O S I U
N S E R E T E S I
K A T N S Z O M C
S T A E I O C N L
U L N S R M I P T
P R O P A N O N A
L M L O M R O F X
b. Definan cada una de las palabras encontradas en el ejercicio anterior.
9. La combustión del etanol produce 1 368 kj/mol de energía. ¿cuántos litros de etanol se necesitan para calentar 200 ml de agua desde 20 °c hasta 30 °c?
Datos: calor especifico del agua: 4,18 J/g.ºCDensidad del etanol: 0,8 g/ml
10. ¿cuál de los siguientes alcoholes posee isomería óptica? Escriban la estructura del par de enantiómeros:
a. 1 butanol b. 2 butanol c. 2 metil 2 propanol
11. ¿qué tipo de isomería presentan los compuestos a y b del punto 10?
éster
propanona
etanol
formol
oico
éteres
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Metabolismo
1. completen las siguientes oraciones utilizando palabras apropiadas.a. El NAD es una ……………… que actúa como agente ……………., cuando se
……………., y actúa como agente ………………. si se ………….. Participa, por ejemplo, en el proceso de ………………..
b. La respiración celular y la fermentación tienen en común el proceso de ………………….., que ocurre en el ……………….., usa como sustrato a la ………………….., y da como productos dos moléculas de ………………., dos moléculas de ………………….y dos moléculas de ………………..
c. La energía producida en los procesos …………………….. se acumu-la en forma de …………., y puede ser utilizada para llevar a cabo procesos …………………., como, por ejemplo, la síntesis de ……………., o bien para otros procesos como …………………….
2. indiquen a qué se está refiriendo en cada uno de estos enunciados.a. Macromoléculas que ejercen su acción asociándose a una enzima y suelen ac-
tuar como agentes oxidantes y/o reductores.b. Proceso que lleva a la síntesis de glucosa utilizando la energía solar.c. Proteínas que tienen la función de acelerar, de manera específica, todas las reac-
ciones en el organismo.d. Proceso catabólico que da como rendimiento energético 38 moléculas de ATP.e. Proceso cíclico anabólico en el que se utiliza ATP, NADPH y CO2. f. Proceso lineal catabólico que utiliza como sustrato a la glucosa, y da como pro-
ducto dos moléculas de ácido pirúvico.
3. completen el siguiente cuadro.
Proceso ¿Se produce ATP?
¿Se utiliza ATP?
¿Se reduce una coenzima?
¿Se oxida una coenzima? ¿Dónde ocurre?
Ciclo de Calvin
Glucólisis
Cadena respiratoria y fosforilación oxidativa
Etapa fotoquímica de la fotosíntesis
Ciclo de Krebs
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4. indiquen por qué los siguientes enunciados son incorrectos y reescríbanlos de una manera apropiada.
a. El NADPH es una coenzima que actúa como agente oxidante durante el ciclo de Calvin, que forma parte de la respiración celular.
b. El catabolismo es la par te del metabolismo conformada por reacciones endergónicas.
c. La fermentación es un proceso anabólico que ocurre en ausencia de oxígeno y tiene un rendimiento energético de 38 ATP.
d. La síntesis de glucógeno es un proceso que forma parte del anabolismo y da como resultado la formación de moléculas de ATP.
e. Las moléculas de ATP que se generan a partir de procesos anabólicos pueden utilizarse para la contracción muscular.
f. En la respiración celular, la mayor parte de la síntesis de ATP se da durante el ci-clo de Krebs y depende de la reducción del NADH y del FADH2.
5. respondan a las siguientes preguntas.a. ¿De qué forma actúan los microorganismos para generar bebidas alcohólicas
como la cerveza o el vino?b. ¿Por qué no es apropiado tener muchas plantas en un dormitorio cerrado du-
rante la noche?c. ¿Por qué las plantas no se encuentran siempre en su punto de compensación?d. ¿De qué forma obtienen las plantas el ATP necesario para cumplir sus
funciones?e. El cianuro es un compuesto que puede actuar como último aceptor de electro-
nes, compitiendo con el oxígeno. ¿Con qué procesos interfiere?f. ¿Cumple alguna función el oxígeno en la fotosíntesis?g. ¿Qué ocurriría si la fermentación no tuviera una segunda parte?
6. completen los siguientes esquemas con el nombre del proceso. Aquellos que sean catabólicos, escríbanlos con rojo, mientras que para los anabólicos utilicen el color verde.
a.
b.
ácido láctico + AtP glucosa dióxido de carbono + agua + AtP
dióxido de carbono + agua + energía solarglucógeno
glucógeno glucosa etanol + dióxido de carbono + AtP
dióxido de carbono + agua + energía química
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Cálculo de energía de los alimentos
1. ¿qué tipos de nutrientes se obtienen a partir de las siguientes comidas?¿cuáles son de alto contenido calórico, cuáles de bajo contenido calórico, y por qué?
a. Milanesa con papas fritas y huevos fritos.b. Ensalada de frutas.c. Torta de chocolate con crema y dulce de leche.d. Bife con ensalada de lechuga y tomate.e. Arroz con mariscos.f. Jugo de zanahoria y naranja.g. Empanada de jamón y queso.h. Tarta pascualina.
2. den ejemplos de alimentos que se conservan a partir de los siguientes tratamientos:• Deshidratación:• Congelamiento:• Enfriamiento:• Irradiación:• Salación:• Pasteurización:
3. A cuatro personas se les pidió que anotaran todo lo que comieron durante un día. indiquen si llevaron una dieta saludable o no, y justifiquen su respuesta. ¿Hay carencia de algún tipo de compuesto? ¿se está ingiriendo algún compuesto en ex-ceso? ¿Les parece apropiado lo que han comido o no?
Persona 2desayuno: una chocolatada con un alfajor.
Almuerzo: un sándwich de milanesa, dos empanadas de carne y un vaso de gaseosa.
merienda: un jugo envasado y un paquete pequeño de ga-lletitas dulces.
cena: un churrasco con arroz y un vaso de agua.
Persona 1desayuno: café con leche con tres facturas.
Almuerzo: una hamburguesa completa, condimentada con mayonesa, una porción de papas fritas, un vaso de gaseosa y un helado (consumidos en un local de comida rápida).
merienda: una botella de gaseosa y un sándwich de jamón y queso.
cena: Tres salchichas con puré de papa, un vaso de jugo envasado y de postre una porción de budín de pan.
Persona 3desayuno: un té con dos rodajas de pan de salvado, untadas con queso crema.
Almuerzo: una ensalada de lechuga, tomate, zanahoria, cho-clo, huevo y arroz, y un vaso de gaseosa dietética.
merienda: un yogur dietético.
cena: merluza a la plancha, puré de calabaza y un vaso de agua.
Persona 4desayuno: un vaso de leche, tostadas con manteca y mer-melada.
Almuerzo: un plato de fideos con salsa bolognesa, y un vaso de jugo (preparado con agua y jugo en polvo).
merienda: un café con leche y una porción de torta de chocolate.
cena: tres porciones de pizza y un vaso de gaseosa.
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4. La alimentación de una población responde, no solo a gustos y/o elecciones indivi-duales, sino también a hábitos culturales. Analicen las siguientes costumbres gastronó-micas, e indiquen cuáles corresponden a un hábito favorable o desfavorable para la salud, y por qué. En algunos casos quizás necesiten investigar. contrasten estas costumbres con las proporciones de los distintos alimentos sugeridas en la página 144 del libro.
a. En Ecuador, mucha gente desayuna todos los días con huevos fritos y banana frita.b. En Perú, todos los almuerzos se acompañan con un jugo natural de frutas.c. En la Argentina, muchas personas comen carnes rojas todos los días.d. En Estados Unidos, mucha gente come, al menos una vez al día, en un local de
comida rápida.e. En Colombia, mucha gente toma varias tazas de café durante el día. f. En Bolivia, tanto en el almuerzo como en la cena, se toma un plato de sopa de
verduras.
5. un adolescente comió, durante un día, solo productos envasados. calculen la cantidad de calorías totales que ingirió. Pueden obtener el valor energético de las etiquetas de dichos productos en un supermercado (¡no necesariamente deben consumirlos!).
desayuno: un alfajor y una chocolatada.Almuerzo: un paquete mediano de papas fritas, un paquete pequeño de maní y una gaseosa de 600 ml.merienda: un jugo envasado y un paquete pequeño de galletitas de chocolate.cena: una lata de atún en aceite, una lata de arvejas, un paquete pequeño de aceitunas, una gaseosa de 600 ml y un postre de chocolate.
6. Existe un grupo de punk rock llamado Los celíacos, que escribe canciones cuyas letras hacen referencia a la enfermedad. El siguiente fragmento corresponde a la canción “soy celíaco” (pueden buscarla en internet).
“soy celíaco, soy celíaco
no como harinas, no como harinas.Trigo, no Puedo comer
cebada, no Puedo comer
cenTeno, no Puedo comer
maíz, ¡sí Puedo comer!”
a. ¿Qué alimentos señala la canción que un celíaco no puede comer, y cuáles sí?b. Escriban un fragmento de una canción (o la canción entera, si se inspiran), que
tenga como objetivo concientizar a la población acerca de: • La alimentación saludable. • La intolerancia a la lactosa. • Otro tema que se haya visto y/o desarrollado en el capítulo.
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La actividad experimental escolar es una estrategia
que ocupa un importante lugar cuando el objetivo es ge-
nerar aprendizajes genuinos. Permite que los alumnos:
• diseñen prácticas de laboratorio,
• contrasten sus ideas previas con los nuevos conoci-
mientos,
• desarrollen la capacidad para analizar resultados y fun-
damentar sus conclusiones,
• trabajen en grupo con iniciativa, compromiso y res-
ponsabilidad,
• comuniquen los resultados (informes).
La implementación de actividades experimentales
en la escuela desarrolla en los alumnos habilidades que
les permitirán manejarse en la vida cotidiana logrando
un aprendizaje significativo y permanente.
Los trabajos experimentales representan situacio-
nes de aprendizaje muy motivadoras para el alumno,
permiten introducir y dar significado a conceptos cien-
tíficos, desarrollan habilidades en el manejo de instru-
mentos, en la metodología y los procedimientos y nor-
mas propios de la actividad experimental.
Muchas veces, el bajo rendimiento y el desinterés pue-
den deberse a la falta de motivación debido a la imple-
mentación de metodologías en las que la experimentación
cumple una función meramente ilustrativa o de receta en
la que no se promueve el desarrollo de habilidades, o por
la descontextualización y disociación entre la química es-
colar y el entorno sociocultural del alumno.
La experimentación es el método común de las
ciencias y de las tecnologías, consiste en el estudio de
un fenómeno, reproducido generalmente en un la-
boratorio, en condiciones particulares, eliminando o
introduciendo aquellas variables que puedan influir.
Enseñar química utilizando la experimentación, entre
otros procedimientos, es fundamental para lograr que
los alumnos aprendan a cuestionarse algún fenómeno;
busquen, por medio de diferentes caminos, respuestas
a un interrogante; desarrollen la creatividad, la formu-
lación de estrategias y el intercambio de ideas.
La experimentación contextualizada promueve
desarrollar los temas curriculares y adaptarlos al es-
tudio de las propiedades, obtención y aplicaciones de
los compuestos, productos y materiales utilizados ha-
bitualmente. Los alimentos, medicamentos, productos
de limpieza entre otros pueden ser utilizados como me-
dios para explicar conceptos como reacción química,
intercambio energético, etcétera.
Para trabajar adecuadamente en el laboratorio se
deben tener en cuenta las siguientes sugerencias:
• Diseñar actividades experimentales adecuadas al
nivel cognitivo de los alumnos y acordes con los objeti-
vos que se quiere alcanzar.
AcErcA dE
Los trAbAjos Prácticos
“La química del laboratorio y la química del cuerpo vivo obedecen a las mismas leyes. No hay dos químicas. Pero la química del laboratorio se desarrolla usando aparatos y agentes creados por el químico, mientras que la química del organismo se lleva a cabo con la ayuda de agentes y
aparatos propios del organismo.” Claude Bernard (1813-1878), fisiólogo francés.
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• Promover el estudio cualitativo y cuantitativo de
los fenómenos observados.
• Involucrar realmente a los alumnos en la actividad
para que se transformen en verdaderos protagonistas
del aprendizaje, proponiéndoles que sean ellos mismos
los que planteen expectativas y planifiquen la secuencia
de pasos a seguir en el trabajo experimental.
• Plantear situaciones relacionadas con el contexto
de la vida cotidiana y cuya resolución quede debida-
mente justificada.
• Fomentar la necesidad de la consulta bibliográfica y
la discusión grupal referida a los resultados obtenidos.
Las actividades experimentales pueden enrique-
cerse mediante la utilización de artículos periodísti-
cos, etiquetas de alimentos y medicamentos, recetas
gastronómicas, etcétera, como disparadores y moti-
vadores del interés del alumno a fin de comprome-
terlos en el aprendizaje activo.
“Por trabajos prácticos se entiende cualquier activi-
dad que comporte la manipulación de materiales, ob-
jetos u organismos con la finalidad de observar y ana-
lizar fenómenos”. Neus Sanmartí (Doctora en ciencias
químicas y didacta de las ciencias nacida en 1943).
Cabe destacar que la actividad experimental no ne-
cesita de un ámbito específico ni de materiales comple-
jos sino de una actitud y posición didácticas del docen-
te para posibilitar que los alumnos estén en contacto
activo y frecuente con la experimentación. En general,
las actividades pueden realizarse con materiales senci-
llos, descartables y técnicas inocuas para los alumnos.
Lo importante es que el docente promueva capacida-
des procesuales como la observación de los aspectos de
un fenómeno físico o químico que se está generando
(por ejemplo la simple combustión de una vela), favo-
rezca competencias cognitivas para anticipar posibles
explicaciones de lo sucedido y para interpretar con el
lenguaje propio de la química las causas que originan
dicho fenómeno.
Es fundamental tener en cuenta el aspecto actitudinal
haciendo hincapié en el trabajo colaborativo y en el com-
promiso con la realización de las tareas, las normas de
seguridad y el cuidado del material con el que se trabaja.
Muchas experiencias pueden reali-zarse en el aula. Siempre es impor-tante tener en cuenta las recomen-daciones para evitar accidentes.
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