Programa del curso Métodos electrométricos · Licenciatura en Enseñanza y Aprendizaje de la...

Licenciatura en Enseñanza y Aprendizaje de la Química en

Educación Secundaria

Plan de estudios 2018

Programa del curso

Métodos electrométricos

Cuarto Semestre

Licenciatura en Enseñanza y Aprendizaje de la Química en Educación Secundaria. Plan de estudios 2018

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Primera edición: 2019 Esta edición estuvo a cargo de la Dirección General de Educación Superior para Profesionales de la Educación Av. Universidad 1200. Quinto piso, Col. Xoco, C.P. 03330, Ciudad de México D.R. Secretaría de Educación Pública, 2019 Argentina 28, Col. Centro, C. P. 06020, Ciudad de México


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Índice

Propósito y descripción general del curso ........................................... 5

Competencias del perfil de egreso a las que contribuye el curso ............................................................................................................................. 10

Estructura del curso ............................................................................................ 12

Orientaciones para el aprendizaje y la enseñanza ....................... 14

Sugerencias de evaluación ............................................................................ 15

Unidad de aprendizaje I. Nociones introductorias ........................ 17

Unidad de aprendizaje II. Potenciometría y conductimetría 23

Unidad de aprendizaje III. Amperometría y Culombimetría . 29

Perfil docente sugerido ................................................................................... 36

Referencias bibliográficas del curso ....................................................... 37


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Trayecto formativo: Optativos

Carácter del curso: Obligatorio Horas: 4 Créditos: 4.5


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Propósito y descripción general del curso

Propósito general

En este curso se pretende, mediante el estudio teórico de ejemplos representativos de sistemas reales que se efectúan en laboratorios de rutina o especializados, acercar al futuro docente al conocimiento de métodos basados en las medidas eléctricas básicas, a fin de fortalecer su formación para aplicar este conocimiento a la resolución de problemas relacionados con la salud, la alimentación y la contaminación, entre otros.

Descripción

Este curso es de carácter teórico y tiene como propósito fundamental introducir al futuro docente al conocimiento de la electroquímica como fundamento del análisis electrométrico; está contemplado en el trayecto optativo Análisis instrumental e interacciona con instrumentación y también con otras áreas de la química, ayudando a la mejor comprensión de fenómenos que ocurren en la vida cotidiana, como por ejemplo la corrosión.

Con frecuencia el origen de la electroquímica se suele situar a finales del siglo XVII, cuando Luigi Galvani (1737 - 1798) observó las sacudidas de las ancas de rana con dos hilos metálicos diferentes unidos entre sí. Este fenómeno fue interpretado por Alessandro Volta (1745 - 1827), al que se le debe también el invento de la pila que lleva su nombre; sin embargo, la institucionalización de la electroquímica como ciencia, corresponde a Michel Faraday (1791 - 1867) y a otros investigadores quienes, como John Daniell (1790 - 1845), Johann Hittorf (1824 - 1914), seguidos de Svante Arrhenius (1859 - 1927), Walter Nernst (1864 - 1941) y Jacobus van´t Hoff (1852 - 1911), supieron interpretar observaciones y sistematizar los resultados de sus investigaciones.

En general, se considera que estas técnicas son menos utilizadas que las que corresponden a métodos espectroscópicos y cromatográficos; posiblemente, la causa de esto radica en el poco conocimiento que se tiene de sus fundamentos y en considerar erróneamente que son más complejos y abstractos que los requeridos para otras técnicas. Sin embargo, muchas de estas técnicas son de uso común y, aun sin comprender su funcionamiento, son utilizadas como herramientas útiles ya sea como complemento en instrumentación (por ejemplo, detección con electrodos selectivos) o en materiales de uso cotidiano como pilas y baterías.

Los métodos electrométricos se basan en la medida de magnitudes eléctricas básicas (potencial, intensidad de corriente, resistencia o carga) e incluyen una


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gran variedad de técnicas analíticas que proporcionan valiosa información analítica para resolver muchos tipos de problemas. Existe una gran diversidad de técnicas electro-analíticas, pero todas ellas comprenden principios que son comunes e involucran aspectos básicos de operación de las llamadas celdas electroquímicas.

En este curso se pretende que el futuro docente se familiarice con algunas de las técnicas de electroanálisis y compruebe que tienen importantes ventajas, tales como:

Mayor especificidad para detectar o cuantificar un determinado estado de oxidación, por ejemplo, determinar la cantidad del contaminante tóxico cromo (VI), mientras que otras técnicas proporcionan únicamente la cantidad de cromo total.

La instrumentación no es destructiva y, en general, es relativamente barata.

Muchos métodos electroanalíticos proporcionan información sobre actividad de una especie en lugar de hacerlo sobre la concentración, lo cual en ocasiones puede ser interesante (como es el caso en estudios fisiológicos).

Una de sus técnicas (la culombimetría) es el único método absoluto de análisis por lo que resulta indispensable en laboratorios de metrología.

Para contribuir a la formación integral del estudiantado normalista, se ha planeado desarrollar el curso Métodos Electrométricos en forma teórica y secuencial, con tres unidades de aprendizaje que se describen a continuación:

En la primera unidad de este curso se definirán conceptos físicos básicos relacionados con variables eléctricas y el estudiante en formación se introducirá al estudio de la electroquímica que es la rama de la química que estudia las transformaciones entre energía química y energía eléctrica; comprenderá la diferencia entre una reacción química redox, en la cual el intercambio de electrones se realiza en el seno de una disolución, y una reacción electroquímica en la que el intercambio se produce en la intercara de un conductor eléctrico (electrodo) y un conductor iónico (electrolito). Explicará además la gran variedad de técnicas electro-analíticas que tienen en común la llamada celda electroquímica y describirá los componentes principales de la misma.

En la segunda unidad se estudiarán la potenciometría y la conductimetría; estas técnicas analíticas tienen en común que no hay reacción electroquímica aunque requieren de una celda e intervienen en ella variables eléctricas; se utilizan instrumentos sencillos y económicos ampliamente utilizados como rutina en laboratorios y en determinaciones de control de calidad, como por


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ejemplo, mediciones de pH o control de la calidad del agua potable o de uso industrial.

Tanto los métodos potenciométricos como los conductimétricos se pueden utilizar tanto para mediciones directas como en forma indirecta para la detección del punto final en valoraciones ácido base, redox y especialmente de precipitación.

En la tercera unidad el futuro docente conocerá las técnicas amperométricas y culombimétricas en las que, a diferencia de las estudiadas en la segunda unidad, se produce una reacción electroquímica (electrólisis). Explicará que la amperometría puede realizarse detectando el punto final de una valoración cuando ocurre un cambio brusco en la intensidad de la corriente, o bien, cuando se aplica una diferencia de potencial entre un electrodo de trabajo y uno de referencia y se mide la corriente límite en condiciones en la que la única forma de transporte del analito al electrodo sea la difusión (como es el caso de la polarografía y la voltamperometría).

Como tema importante de esta unidad el futuro docente comprenderá la importancia de la culombimetría, la cual se basa en la medición de la carga que circula en un sistema, medida en unidades de culombios Q (que se relaciona con la corriente Q=It). El estudiante normalista describirá que la relación fundamental entre carga y cantidad de materia se encuentra en la ley fundamental de Faraday para la electrólisis e interpretará que esta técnica analítica es el único método analítico de análisis que no requiere utilizar estándares ya que la magnitud medida se relaciona directamente con la cantidad de materia.

El curso de Métodos Electrométricos, pertenece al trayecto formativo “optativo”, es de carácter obligatorio a desarrollarse en 18 semanas, 4 horas semanales (72 horas en total), con 4.5 créditos.


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Cursos con los que se relaciona

El curso Métodos Electrométricos se encuentra relacionado con los siguientes cursos del trayecto formativo Formación para la Enseñanza y el Aprendizaje:

Química: una ciencia fáctica, en el que se desarrollan las competencias necesarias para identificar los materiales y reactivos propios de un laboratorio de química básica y se realizan cálculos e interpretan resultados de algunos experimentos simples.

Química experimental, en donde el estudiantado adquiere habilidades para la manipulación de los materiales y reactivos, cuyo uso se requerirá en la preparación de las muestras necesarias para los análisis instrumentales.

Reacciones químicas, en el que se describen, mediante ecuaciones químicas, los cambios que sufren los reactivos iniciales para convertirse en productos con propiedades físicas y químicas diferentes.

Introducción al análisis instrumental, en donde el estudiantado conoce la importancia de este campo, relacionado con la instrumentación, que es parte importante del análisis químico e interacciona no sólo con otras áreas de la química, sino también con otros campos de la ciencia pura y aplicada que requieren información analítica para resolver un problema.

Análisis químico, en donde se realizarán análisis basados en interacciones materia-materia y en los que se requiere realizar operaciones, tales como preparar disoluciones estándar o calibrar instrumentos sencillos, que también son fundamentales para el análisis instrumental.

Fisicoquímica, en el que se explican las variables termodinámicas fundamentales, las ecuaciones de estado y las relaciones entre ellas, para interpretar los cambios físicos y químicos de la vida cotidiana.

Cinética química, en el que se estudiará la influencia de diversos factores en la rapidez de las reacciones químicas.

Tecnología en la enseñanza de la química, cuyo propósito es desarrollar la capacidad de diseñar situaciones didácticas con el apoyo de herramientas digitales.

Metodología de la enseñanza de la química, que promueve en los estudiantes en formación, la aplicación y uso de la información que le permitan utilizar el conocimiento para realizar tareas significativas, como la toma de decisiones, la investigación y la solución de problemas, con el fin de incrementar sus capacidades de enseñanza de las ciencias.


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Matemáticas aplicadas a la química, que estudia la complejidad de los fenómenos, los cuales para ser comprendidos necesitan analizarse en contextos en los que se controlen algunas variables de las que se cree infieren de manera importante en el fenómeno en estudio.

Este curso fue elaborado por docentes normalistas, especialistas en la materia y en diseño curricular provenientes de las siguientes instituciones: Juan Carlos Hernández Chacón, María Antonia Dosal y Gómez y Mercedes Guadalupe Llano Lomas de la Academia Mexicana de Ciencias; Martha Olea Andrade, Areli Rubí Salgado Fernández, Josefina Elizabeth Ruiz Moreno, Rosa Ivett Flores Ruiz y Dalia Vianney Flores Sánchez de la Escuela Normal Superior de México. Especialistas en diseño curricular: Julio César Leyva Ruiz, Gladys Añorve Añorve, Sandra Elizabeth Jaime Martínez y María del Pilar González Islas de la Dirección General de Educación Superior para Profesionales de la Educación.


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Competencias del perfil de egreso a las que contribuye el curso

Competencias genéricas

● Soluciona problemas y toma decisiones utilizando su pensamiento crítico y creativo.

● Aprende de manera autónoma y muestra iniciativa para autorregularse y fortalecer su desarrollo personal.

● Colabora con diversos actores para generar proyectos innovadores de impacto social y educativo.

● Utiliza las tecnologías de la información y la comunicación de manera crítica.

● Aplica sus habilidades lingüísticas y comunicativas en diversos contextos.

Competencias profesionales

Utiliza la innovación como parte de su práctica docente para el desarrollo de competencias de los estudiantes.

● Diseña y/o emplea objetos de aprendizaje, recursos, medios didácticos y tecnológicos en la generación de aprendizajes de la química.

● Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento (TAC), y Tecnologías del Empoderamiento y la Participación (TEP) como herramientas de construcción para favorecer la significatividad de los procesos de enseñanza y aprendizaje.

Actúa con valores y principios cívicos, éticos y legales inherentes a su responsabilidad social y su labor profesional con una perspectiva intercultural y humanista.

● Soluciona de manera pacífica conflictos y situaciones emergentes.

Competencias disciplinares

Explica con actitud científica el papel de la química en el ser humano, la salud, el ambiente y la tecnología para valorar importancia e impacto en la sustentabilidad.

https://docs.google.com/document/d/1jEsxioulH2iYut6vO6Zo1oPOT37zPv4z4UwMysCYhvw/edit#heading=h.3dy6vkm



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● Utiliza los sentidos y los instrumentos de medición para identificar las propiedades físicas de la materia e interpretar sus transformaciones.

Argumenta que las reacciones químicas son cambios que explican la influencia de la química en el desarrollo de la sociedad, la ciencia y la tecnología.

● Explica las reacciones de neutralización y sus cambios de pH asociados.

● Analiza los procesos de transferencia de electrones en reacciones químicas y electroquímicas de óxido-reducción en la vida diaria y en la industria.


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Estructura del curso

Con el reto de concatenar y profundizar en conceptos previos, a la vez que se introducen nuevos conceptos abstractos de mayor complejidad, el curso ha sido estructurado en las tres unidades que se ilustran a continuación.

Unidad I. Nociones introductorias

Unidad II. Potenciometría y Conductimetría

Unidad III. Amperometría y Culombimetría

● Variables eléctricas: conducción eléctrica, potencial eléctrico, carga eléctrica e intensidad de corriente.

● Celdas electroquímicas.

● Conducción en una celda.

● Definición de una reacción electroquímica.

● Diferencia entre reacción química y electroquímica.

● Tipos de celdas electroquímicas: las que generan electricidad y las que la requieren.

● Electrólisis, electrolito y electrodo.

● Predicción de las reacciones electroquímicas

*Potenciometría

-Fundamentos teóricos de la potenciometría a corriente nula.

-Ecuación de Nernst.

-Instrumentación.

-Aplicaciones.

-Interpretación de resultados.

*Conductimetría

- Fundamentos teóricos de la conductimetría.

- Ley de Ohm.

*Amperometría

- Fundamentos teóricos.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.

- Interpretación de resultados.

*Culombimetría

- Fundamentos teóricos.

- Ley de Faraday.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.


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Unidad I. Nociones introductorias

Unidad II. Potenciometría y Conductimetría

Unidad III. Amperometría y Culombimetría

teniendo en cuenta su velocidad.

● Concepto de reversibilidad e irreversibilidad.

● Electrodos indicadores y de referencia.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.




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Orientaciones para el aprendizaje y la enseñanza

La educación es un proceso cuyos fines se modifican de acuerdo al contexto económico y social; por tanto, es evidente que la práctica docente está fuertemente determinada por factores de índole diversa de los que la enseñanza de la Química, como ciencia central, no puede sustraerse.

Si se considera que una de las metas de esta ciencia es descubrir la identidad y propiedades de la gran diversidad de sustancias que se producen diariamente, es evidente la importancia de la gran diversidad de técnicas y métodos electrométricos de análisis que permiten detectar, identificar, y cuantificar diferentes sustancias.

Adicionalmente, desde una perspectiva de formación que, además de propiciar y contribuir a la alfabetización y la motivación científica del estudiantado, es importante el fututo docente reflexione y valore el papel de los métodos electrométricos para la detección y eventual solución de problemas de la vida cotidiana, tales como contaminación ambiental y análisis clínicos, entre otros.

Para el desarrollo de las actividades de este curso teórico se sugiere que durante el semestre se realicen reuniones con el colectivo docente para planificar y dar seguimiento a las actividades de tal manera que algunas evidencias de trabajo puedan ser consideradas por dos o más titulares de asignaturas; cabe destacar las del trayecto Formación para la enseñanza y el aprendizaje.

Se recomienda incluir en la práctica docente el uso de las tecnologías y el trabajo colaborativo, ya que permiten desarrollar de manera transversal las competencias genéricas.

Ahora bien, con objeto de favorecer el desarrollo de las competencias, el formador de docentes podrá diseñar las estrategias pertinentes a los intereses, contextos y necesidades del grupo que atiende. No obstante, en este curso se presentan algunas sugerencias que tienen relación directa con los criterios de evaluación, los productos, las evidencias de aprendizaje y los contenidos disciplinares, así como con el logro del propósito y las competencias, ello a fin de que al diseñar alguna alternativa se cuiden los elementos de congruencia curricular.

Los contenidos del curso y las situaciones sugeridas podrán ser analizados en grupo mediante variadas estrategias de enseñanza en las que los estudiantes sean los responsables de su propio proceso de aprendizaje, como la indagación y socialización de la información en plenaria, la elaboración de organizadores gráficos y la construcción de celdas electroquímicas con material de uso cotidiano.


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Algunas otras recomendaciones adicionales, como el promover acciones de expresión oral y escrita o utilizar mapas conceptuales para analizar una situación problemática real o simulada, son también de gran utilidad. Sin embargo, es importante señalar que las recomendaciones mencionadas son de carácter general, no exhaustivas y no limitativas a las que el responsable del curso quiera incorporar.

Sugerencias de evaluación

En congruencia con el enfoque del plan de estudios, se propone que la evaluación sea un proceso permanente que permita valorar gradualmente la manera en que cada estudiante moviliza sus conocimientos, pone en juego sus destrezas y desarrolla nuevas actitudes al utilizar los referentes teóricos y experienciales que el curso propone.

La evaluación sugiere considerar los aprendizajes a lograr y a demostrar en cada una de las unidades del curso, así como su integración final. Por ello se debe propiciar la elaboración de evidencias parciales para cada una de las unidades de aprendizaje y una evidencia final del curso.

Con relación a la acreditación de este curso, se retoman las Normas de control Escolar aprobadas para los planes 2018, que en su punto 5.3, inciso e menciona “la acreditación de cada unidad de aprendizaje será condición para que el estudiante tenga derecho a la evaluación global” y en su inciso f se especifica que “en la evaluación global del curso se ponderarán las calificaciones de las unidades de aprendizaje que lo conforman y su valoración no podrá ser mayor del 50%”. La evidencia final tendrá asignado el 50% restante a fin de completar el 100%.” (SEP, 2019, pág. 16).

Cabe señalar que el docente y el estudiantado podrán optar por la elaboración de un portafolio de evidencias que incluya los productos en donde se recupere el esfuerzo, progreso y logros académicos del estudiantado y que constituya el medio que permita al profesor retroalimentar el proceso de enseñanza y aprendizaje.

La elaboración de cada evidencia y su ponderación, será determinada por el profesorado titular del curso de acuerdo a las necesidades, intereses y contextos de la población normalista que atiende.

En el transcurso de cada unidad podrán elaborarse una serie de productos que permitan retroalimentar y orientar a cada estudiante hacia el logro de los


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aprendizajes esperados, dichos productos, a su vez, permitirán la elaboración de las evidencias parciales de aprendizaje que constituyen el 50% de la evaluación global; en la primera unidad, la elaboración de un video acerca de las celdas electroquímicas, su funcionamiento y aplicaciones en la vida cotidiana; para la segunda unidad, un manual de actividades prácticas, con introducción, objetivos, procedimiento y resultados; para la tercera unidad, una infografía centrada en los métodos de amperometría y culombimetría, en la que se resalte su alcance como métodos de análisis.

Para cumplir con las Normas de Control Escolar, para el 50% restante de la evaluación, se propone construir un manual de prácticas de laboratorio de electroquímica, con la finalidad de reunir evidencias de aprendizaje a lo largo del semestre y que el alumno demuestre las competencias genéricas, profesionales y disciplinares alcanzadas.


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Unidad de aprendizaje I. Nociones introductorias

Competencias a las que contribuye la unidad de aprendizaje


● Soluciona problemas y toma de decisiones utilizando su pensamiento crítico y creativo.







● Diseña y/o emplea objetos de aprendizaje, recursos, medios didácticos y tecnológicos en la generación de aprendizajes de la química.

● Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento (TAC), y Tecnologías del Empoderamiento y la Participación (TEP) como herramientas de construcción para favorecer la significatividad de los procesos de enseñanza y aprendizaje.


● Soluciona de manera pacífica conflictos y situaciones emergetes.



● Utiliza los sentidos y los instrumentos de medición para identificar las propiedades físicas de la materia e interpretar sus transformaciones.


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Propósito de la unidad

Que el futuro docente identifique la importancia, utilidad y versatilidad de las técnicas electro-analíticas, mediante la comprensión de los fundamentos básicos de la electroquímica, a fin de que pueda explicar el interés de utilizarlas correctamente en la resolución de problemas de la vida cotidiana.

Contenido

● Variables eléctricas: conducción eléctrica, potencial eléctrico, carga eléctrica e intensidad de corriente.

● Celdas electroquímicas.

● Conducción en una celda.

● Definición de una reacción electroquímica.

● Diferencia entre reacción química y electroquímica.

● Tipos de celdas electroquímicas: las que generan electricidad y las que la requieren.

● Electrólisis, electrolito y electrodo.

● Predicción de las reacciones electroquímicas teniendo en cuenta su velocidad.

● Concepto de reversibilidad e irreversibilidad.

● Electrodos indicadores y de referencia.


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Actividades de aprendizaje

Es relevante que los estudiantes normalistas estén en un proceso activo en la construcción de su conocimiento, por lo que se recomienda el trabajo de indagación entre pares. Para iniciar el estudio de los métodos electrométricos y ayudar a su comprensión y a que la información posterior sea significativa, se sugiere recuperar saberes previos acerca de las variables eléctricas.

Si bien es un curso teórico, cabe resaltar que algunos contenidos, principalmente de esta primera unidad, pueden ser complementados con algunas prácticas de laboratorio o actividades experimentales realizadas en el aula con material de uso cotidiano. Actividades como, por ejemplo, la construcción de una celda electroquímica permite que los alumnos demuestren sus conocimientos del tema, razón por la cual se sugiere que, si así fuera el caso, se consideren como una evidencia.

A continuación, se sugieren algunas actividades para desarrollar esta unidad, que el docente podrá adaptar, cambiar o sustituir de acuerdo a las características estudiantado que atiende, así como al contexto escolar.

- Fomentar actividades grupales que propicien la comunicación, el intercambio argumentado de ideas, la reflexión y la colaboración entre los estudiantes.

- Elaborar organizadores gráficos en los que los estudiantes caractericen las variables eléctricas y sus unidades de medida: conducción eléctrica, potencial eléctrico, carga eléctrica e intensidad de corriente. Es importante que se discutan en plenaria y dar algunos ejemplos para evitar confusiones. Asimismo, se recomienda que estos conceptos se tengan presentes en la revisión de todo este curso.

- Construir una celda electroquímica y/o electrolítica con productos caseros y explicar su funcionamiento. Se recomienda que graben un video tutorial de la misma.

- Discutir en plenaria las diferencias entre una reacción química y una reacción electroquímica.

- Retomar la teoría de la disociación electrolítica de Svante Arrhenius para explicar qué son los electrolitos.

- Construir con ayuda de imágenes los componentes de una celda electroquímica.

- Elaborar un cuadro comparativo de las celdas galvánicas y las celdas electrolíticas y las aplicaciones de ambas en la vida cotidiana.


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- Realizar la electrólisis del agua dentro del laboratorio o en el salón de clases tomando las precauciones pertinentes.

Los productos de este curso pueden ser susceptibles de incorporarse a un portafolio de evidencias si el docente y el estudiantado así lo consideran necesario, para lo cual se sugiere incluir una reflexión sobre sus aprendizajes. Para esta unidad, se sugiere la grabación de un video de divulgación científica acerca de las celdas electroquímicas: su importancia y utilidad en el cotidiano.

Evidencias Criterios de evaluación

Video sobre celdas electroquímicas, su funcionamiento y sus aplicaciones.

Conocimientos:

- Comprende las diferencias entre variables eléctricas.

- Distingue las unidades de medida de las variables eléctricas.

- Reconoce los componentes básicos de una celda electroquímica.

- Explica el funcionamiento y las reacciones involucradas en una celda electroquímica.

- Identifica las diferencias entre una reacción química y una reacción electroquímica

- Explica qué es la electrólisis y la ejemplifica.

- Comprende la teoría de disociación electrolítica de Arrhenius.

- Distingue las diferencias entre los electrodos indicadores y los de referencia.

Habilidades:

- Construye celdas electroquímicas con materiales de uso cotidiano.


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- Expresa el funcionamiento y las reacciones involucradas en una celda electroquímica.

- Utiliza herramientas digitales (simuladores, programas, videos, entre otros) como apoyo para su proceso de aprendizaje.

- Desarrolla un montaje sencillo para la electrólisis del agua y explica su funcionamiento.

- Interpreta de forma crítica la relación entre predicciones y hechos observados.

- Compara de forma crítica las predicciones y los hechos observados.

Actitudes:

- Muestra disposición para el trabajo colaborativo.

- Reflexiona sobre la importancia de los métodos electrométricos para explicar fenómenos cotidianos.

- Recurre a las TIC, TAP y TEP para favorecer su proceso de aprendizaje.

- Soluciona problemas utilizando su pensamiento crítico y creativo.

Valores:

- Respeta las participaciones, ideas y opiniones de sus pares y personal docente.

- Demuestra una actitud científica para la indagación y explicación del mundo.

- Soluciona de manera pacífica conflictos y situaciones emergentes.


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A continuación, se presenta un conjunto de textos, de los cuales el profesorado podrá elegir aquellos que sean de mayor utilidad, o bien, a los cuales tenga acceso, pudiendo sustituirlos por textos más actuales.

Bibliografía básica

Hernández, L. y González, C. (2002). Introducción al análisis instrumental. Barcelona, España: Editorial Ariel.

Skoog, D.A. (2009). Principios de Análisis Instrumental. Sexta Edición. México: S.A. Ediciones Paraninfo.

Bibliografía complementaria

Gary D., Ch. (2003). Analytical Chemistry. Sexta edición revisada. USA: John Wiley and Sons.

Rubinson, K. A. y Rubinson, J. F. (2001) Análisis Instrumental. Madrid, España: Pearson Educación, S.A.

Rouessac, F. y Rouessac, A. (2010). Métodos y técnicas instrumentales modernas. Teoría y ejercicios resueltos. México: McGraw-Hill.

Skoog, D., Holler, J., Crouch, S.R., West, D.M. (2005) Fundamentos de Química Analítica. Octava edición. Thomson Editores y Ed. Paraninfo.

Willard, H. H., Merrit, L. Jr., Dean, J. A. y Settle, F. A. (1991). Métodos Instrumentales de Análisis. Quinta edición. México, D.F.: Grupo Editorial Iberoamérica.

Recursos de apoyo

Independientemente de la bibliografía básica y complementaria, puede accederse a direcciones de internet en las cuales se ofrece información, gráficos y herramientas útiles:

https://phet.colorado.edu/es/simulation/ohms-lawhttps:

https://phet.colorado.edu/es/accessibility/prototypes

https://www.edumedia-sciences.com/es/media/515-conductores-y-aislantes

https://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/simulations.shtml

http://www.kentchemistry.com/moviesfiles/Units/Redox/VoltaicCellEMF.htm

https://www.chemistryshark.com/calculator/voltaic/#

https://phet.colorado.edu/es/simulation/ohms-lawhttps





https://www.chemistryshark.com/calculator/voltaic/


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Unidad de aprendizaje II. Potenciometría y conductimetría

Competencias a las que contribuye la unidad de aprendizaje









Diseña y/o emplea objetos de aprendizaje, recursos, medios didácticos y tecnológicos en la generación de aprendizajes de la química.

Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento (TAC), y Tecnologías del Empoderamiento y la Participación (TEP) como herramientas de construcción para favorecer la significatividad de los procesos de enseñanza y aprendizaje.





● Utiliza los sentidos y los instrumentos de medición para identificar las propiedades físicas de la materia e interpretar sus transformaciones



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Propósito de la unidad

Que el estudiante en formación, mediante la comprensión de los fundamentos básicos de la potenciometría y conductimetría, comprenda el proceso de calibración adecuado para la modelación de alguno de estos procesos.

Contenidos

*Potenciometría

- Fundamentos teóricos de la potenciometría a corriente nula.

- Ecuación Nernst.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.


*Conductimetría

- Fundamentos teóricos de la conductimetría.

- Ley de Ohm.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.



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Es importante recalcar que las actividades propuestas, están diseñadas para abordar el curso de manera teórica, por lo que se recomienda la modelación de algunos procesos:

- Indagar y comentar en plenaria qué es la potenciometría y cuáles son los métodos para realizarla.

- Investigar el funcionamiento de un electrodo de vidrio para medidas de pH.

- Calcular la diferencia de potencial teórico entre un electrodo de referencia y un electrodo indicador de pH para disoluciones con diferente valor de pH.

- Elaborar infografías acerca de las aplicaciones y limitaciones del uso de la potenciometría y la conductimetría como métodos de análisis, por ejemplo, en la determinación de electrolitos.

- Enseñar a los alumnos a utilizar un multímetro, estableciendo diferencias entre el significado de voltaje y amperaje.

- Explicar en plenaria qué es la conductimetría, que tiene como objetivo determinar la conductividad de disoluciones de electrolitos.

- Indagar cómo se utiliza la conductimetría en la determinación de la salinidad del agua de mar.

- Modelar el comportamiento de los electrolitos en solución acuosa, para determinar cómo se disocian y, por ende, cómo conduce la corriente eléctrica.

-

Como evidencia de trabajo para esta segunda unidad, se recomienda la elaboración y posterior socialización de una presentación digital centrada en los fundamentos básicos de la potenciometría y conductimetría.


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Presentación digital y exposición.

Conocimientos:

- Describe los fundamentos de la potenciometría y conductimetría.

- Reconoce las aplicaciones que tienen estos métodos en la vida cotidiana, como por ejemplo la medición del pH.

- Identifica las diferencias entre un electrodo de referencia y un electrodo indicador.

- Interpreta de manera sencilla y clara la ecuación de Nernst.

Habilidades:

- Explica el funcionamiento del electrodo de vidrio para mediciones de pH.

- Utiliza de manera correcta un multímetro en situaciones experimentales sencillas.

- Estima la diferencia de potencial en una pila.

- Interpreta de manera teórica valores de potenciales estándar.


- Interpreta la información acerca de la potenciometría y conductimetría.

- Describe aplicaciones útiles de potenciometría y conductimetría.

- Utiliza las TIC, TAP y TEP para favorecer su proceso de aprendizaje.

Actitudes:

- Muestra disposición para el trabajo colaborativo


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- Aprecia los recursos disponibles para la posible solución de problemas que se le plantean.

- Reflexiona la importancia de los métodos electrométricos para explicar fenómenos cotidianos.


Valores:

- Respeta las participaciones, ideas y opiniones de sus pares.

- Ayuda y orienta a sus compañeros en las actividades de la asignatura durante el proceso de aprendizaje.



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K. A., Rubinson, J. F. (2001) Análisis Instrumental. Madrid, España: Pearson Educación, S.A.




Recursos de apoyo

http://dequimica.com/teoria/analisis-instrumental Parte II pgs 63 a 146

https://www.sintesis.com/data/indices/9788490770337.pdf

http://eqf_web.webs.uvigo.es/eqf_phmetro.htm

https://www.uv.es/tunon/Master_Ing_Bio/tema_5.pdf

http://dequimica.com/teoria/analisis-instrumental




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Unidad de aprendizaje III. Amperometría y Culombimetría

Competencias a las que contribuye el curso









Diseña y/o emplea objetos de aprendizaje, recursos, medios didácticos y tecnológicos en la generación de aprendizajes de la química.

Utiliza las Tecnologías de la Información y la Comunicación (TIC), Tecnologías del Aprendizaje y el Conocimiento (TAC), y Tecnologías del Empoderamiento y la Participación (TEP) como herramientas de construcción para favorecer la significatividad de los procesos de enseñanza y aprendizaje.







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● Utiliza los sentidos y los instrumentos de medición para identificar las propiedades físicas de la materia e interpretar sus transformaciones




Propósito de la unidad de aprendizaje

Que el futuro docente, mediante la comprensión de los fundamentos de la electroquímica, explique los métodos de amperometría y culombimetría, para determinar las aplicaciones y la resolución de problemas de índole muy variada.

Contenidos

*Amperometría

- Fundamentos teóricos de la amperometría.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.


*Culombimetría

- Fundamentos teóricos de la culombimetría.

- Ley de Faraday.

- Instrumentación.

- Aplicaciones.



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Indagar en qué consisten la amperometría y la culombimetría y ejemplificarlas.

Retomar las variables eléctricas revisadas en la primera unidad y sus unidades de medida, principalmente las relacionados con la intensidad de corriente y carga eléctrica.

Investigar qué es un amperímetro y cómo funciona, si no hubiera en el laboratorio, representarlo en plenaria en forma esquematizada.

Indagar acerca de las aplicaciones comerciales de las celdas electroquímicas.

Comparar en plenaria los métodos de amperometría y culombimetría y las aplicaciones de éstos en la vida cotidiana.

Exponer con ayuda del profesor las leyes de Faraday referidas a la electrólisis.

Realizar cálculos sencillos de la ley de Faraday de la electrólisis.

Explicar el proceso de corrosión, señalando la reacción REDOX involucrada.

Diseñar infografías para explicar los métodos de amperometría y culombimetría y su aplicación en la resolución de problemas cotidianos.

Como evidencia final para este curso optativo se sugiere la elaboración de un manual de prácticas de laboratorio, que considere la construcción de dispositivos sencillos que sean viables para la enseñanza de la química en la educación secundaria o media superior.

Evidencia Criterios de evaluación

Infografía sobre los métodos de amperometría y culombimetría y su aplicación, deberá contener:

Conocimientos:

- Comprende qué es la amperometría y la culombimetría y sus alcances como métodos de análisis.


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- Título (llamativo e ingenioso).

- Texto explicativo con un lenguaje sencillo.

- Imágenes.

- Bibliografía.

- Créditos.

Producto final:

Manual de prácticas de laboratorio, que considere la construcción de dispositivos sencillos que sean viables para la enseñanza de la química en la educación secundaria o media superior. Deberá contener:

1. Portada.

2. Introducción.

3. Objetivos del manual.

4. Actividades experimentales desarrolladas.

5. Resultados.

6. Conclusión.

7. Reflexión final de las competencias alcanzadas durante el semestre.

- Reconoce las aplicaciones que tienen estos métodos en la vida cotidiana.

- Comprende la Ley de Faraday de la electrólisis y la ejemplifica.

- Escribe las reacciones redox implicadas en un proceso REDOX en fenómenos de la vida cotidiana.

- Reconoce a la culombimetría como un método de análisis que relaciona la cantidad de electricidad con la cantidad de analito presente.

Habilidades:

- Realiza cálculos sencillos para comprender la Ley de Faraday.

- Realiza mediciones de intensidad de

corriente con un multímetro.


- Identifica aplicaciones útiles de la amperometría y la culombimetría.

Actitudes:

- Muestra disposición para el trabajo colaborativo.

- Aprecia los recursos disponibles para la posible solución de problemas que se le plantean.

- Reflexiona la importancia de los métodos electrométricos para explicar fenómenos cotidianos.


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Valores:

- Respeta las participaciones, ideas y opiniones de sus pares.

- Ayuda y orienta a sus compañeros en las actividades de la asignatura durante el proceso de aprendizaje.



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Atkins, P. (1999), Química Física, 6ª edición. España: Ediciones Omega.

Levine, I. (2004), Fisicoquímica, 5a edición. España: McGraw-Hill. Volumen 2.

Recursos de apoyo

http://labovirtual.blogspot.com/2009/07/escala-de-potenciales-de-reduccion.html

https://www.edumedia-sciences.com/es/media/713-electrolisis-del-agua

http://www.objetos.unam.mx/quimica/electrolisis/index.html

http://e-ducativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4861/html/41_ley_de_faraday.html









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Perfil docente sugerido

Perfil académico:

Licenciatura en Educación Media con Especialidad en Física y Química.

Licenciatura en Educación Secundaria con Especialidad en Química, Ingeniería química.

Nivel Académico:

Obligatorio nivel de licenciatura, preferentemente maestría o doctorado en el área de conocimiento de la Química o áreas afines.

Experiencia docente para:

Planear y evaluar por competencias

Utilizar las TIC en los procesos de enseñanza y aprendizaje

Retroalimentar oportunamente el aprendizaje de los estudiantes

Trabajar en equipo

Experiencia profesional:

Contar con experiencia en el desarrollo de proyectos.

Deseable: Experiencia de investigación en el área.

Otras afines.


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Referencias bibliográficas del curso





Atkins, P. (1999), Química Física, 6ª edición. España: Ediciones Omega.


Levine, I. (2004), Fisicoquímica, 5a edición. España: McGraw-Hill. Volumen 2.

Rubinson, K. A. y Rubinson, J. F. (2001) Análisis Instrumental. Madrid, España: Pearson Educación, S.A.


SEP (2019). Normas específicas de control escolar relativas a la sección, inscripción, reinscripción, acreditación, regularización, certificación y titulación de las licenciaturas para la formación de docentes de educación básica en la modalidad escolarizada (Planes 2018). Disponible en: https://www.dgespe.sep.gob.mx/public/normatividad/normas_control_escolar_2018/normas_de_control_escolar_plan_2018.pdf



https://www.dgespe.sep.gob.mx/public/normatividad/normas_control_escolar_2018/normas_de_control_escolar_plan_2018.pdf

https://www.dgespe.sep.gob.mx/public/normatividad/normas_control_escolar_2018/normas_de_control_escolar_plan_2018.pdf


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Recursos de apoyo

Independientemente de la bibliografía básica y complementaria, puede accederse a direcciones de internet en las cuales se ofrece información, gráficos y herramientas útiles:

https://phet.colorado.edu/es/simulation/ohms-lawhttps:





https://www.chemistryshark.com/calculator/voltaic/#

http://dequimica.com/teoria/analisis-instrumental Parte II pgs 63 a 146



https://www.uv.es/tunon/Master_Ing_Bio/tema_5.pdf




http://educativa.catedu.es/44700165/aula/archivos/repositorio/4750/4861/html/41_ley_de_faraday.html

https://phet.colorado.edu/es/simulation/ohms-lawhttps





https://www.chemistryshark.com/calculator/voltaic/

http://dequimica.com/teoria/analisis-instrumental









Programa del curso Métodos electrométricos · Licenciatura en Enseñanza y Aprendizaje de la...

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