SfeC 24 de gener de 2008

Presentació de la proposta curricular de la química del

batxillerat

Aureli Caamaño, Josep Corominas

Centre de Documentació i Experimentació en Ciències i Tecnologia/ IES Barcelona-

Congrés/ Escola Pia de Sitges

Cinc aspectes fonamentals

• Contextualizar a través de les aplicacions de la química i les relacions química-societat-medi ambient.

• Elaborar els conceptes i models químics en relació a les evidències experimentals. Aprendre a interpretar, predir i argumentar en el marc dels models.

• La importància del llenguatge (les definicions, la

terminologia, les il·lustracions gràfiques dels conceptes i dels processos, els models moleculars, les simulacions, etc.) i la comunicació: llegir, escriure i parlar, per descriure, interpretar, raonar, argumentar,…

Sis aspectes fonamentals

• Importància del treball pràctic experimental. Experiències interpretatives. Planificar i realitzar investigacions per resoldre problems teòrics i pràctics.

• La importància d’utilitzar un procés dialògic per a l’elaboració de conceptes i models, la planificació d’ investigacions i les estratègies de resolució de problemes.

Blocs de continguts de químicaPrimer de batxillerat

1. Els orígens del model atomicomolecular de la matèria

2. Gasos, líquids i solucions 3. Un model per als àtoms 4. L’enllaç entre els àtoms i entre les

molécules5. El món de la quimica orgànica 6. Reaccions químiques

Blocs de continguts de química

Segon de batxillerat

1. Àtoms, molècules i radiació.2. Canvis d’energia en les reaccions

químiques.3. Equilibri de fases i equilibri químic. 4. Equilibris químics iònics 5. Espontaneïtat i velocitat de les

reaccions químiques.6. Piles i cel·les electrolítiques

Primer de batxillerat 1. Els orígens del model atomicomolecular

Context històric: Lavoisier, Proust, Dalton, Avogadro, Mendeleiev

Estructures moleculars i gegants

Quantitat de substància

Introducció a la formulació i nomenclatura

Fórmules empíriques i moleculars

Fórmules estructurals

Primers intents de classificació dels elements

2. Gasos, líquids i solucions

• Elaboració del model cineticomolecular dels gasos per explicar la pressió i les lleis experimentals dels gasos.

• Determinació experimental de la massa molecular relativa d’un gas

• Estimació experimental de la constant d’Avogadro.• Caracterització de les propietats dels líquids. • Tipus i estructura de les solucions. Formes

d’expressar la composició. • Propietats col·ligatives.

Primer de Batxillerat

Primer de batxillerat

3. Un model per als àtoms

• Interpretació de les experiències que van portar a l’elaboració dels primers models atòmics.

• Evidència experimental dels isòtops a través de l’espectroscòpia de masses.

• Observació d’espectres atòmics i interpretació qualitativa de l’espectre de l’hidrogen a través del model atòmic de Bohr.

• Evidència experimental dels nivells i subnivells d’energia d’ionització a partir de les energies d’ionització.

• Justificació del model de capes de Lewis en relació a la taula periòdica.

• El model de núvol electrònic.

Primer de batxillerat

4. Enllaç entre àtoms i entre molécules

• Caracterització del model d’enllaç covalent, iònic, metàl.lic.

• Predicció de la geometria de molècules senzilles.• Evidència experimental de les molècules polars.• Forces intermoleculars. Enllaç d’hidrogen. • Modelització de l’estructura dels sòlids moleculars,

covalents reticulars, iònics i metàl·lics. • Predicció de l’estructura de diferents substàncies a

partir de la determinació experimental de les seves propietats.

• Relació entre estructura i propietats de diferents materials.

• Determinació experimental del calor d’una reacció de combustió.

• Interpretació de el calor de reacció en funció de l’energia dels enllaços.

• Modelització i contrastació experimental dels factors dels quals depèn la velocitat de reacció.

• Àcids i bases a la vida quotidiana. Duresa de les aigües. Eliminació de la duresa per precipitació.

• Evolució del concepte d’oxidació i reducció. Concepte d’estat d’oxidació. Obtenció de substàncies simples a partir de minerals: el cas del coure i del clor.

Primer de batxillerat

5. El món de la química orgànica

• Relació entre les propietats físiques i quimiques i de l’estructura dels compostos orgànics. Isomeria.

• Obtenció experimental d’un compost orgànic. • Combustibles. Gasolina. Biocombustibles.

Contaminació. • Caracterització de macromolècules naturals

d’interès biològic.• Síntesi de medicaments. Indústria farmacéutica.

Primer de batxillerat

6. Reaccions químiques

• Interpretació de les reaccions químiques. Equació química. Càlculs. Reactiu limitant.

• Determinació experimental de el calor d’una reacció i de la velocitat d’una reacció.

• Propietats dels àcids i de les bases. Teoria d’Arrhenius. Determinació experimental de la quantitat d’àcid o de base d’iun producte quotidià.

• Observació , interpretació i predicció de reaccions de precipitació per aplicació de regles empíriques de la solubilitat.

• Evolució del concepte d’oxidació. Oxidants i reductors. Obtenció d’elements a partir de minerals. Determinació del Fe(II) en un medicament.

Segon de batxillerat

1. Àtoms, molècules i radiació

• L’atmosfera. La teoria cineticomolecular dels gasos. Distribució de les velocitats moleculars.

• Anàlisi de la llum que ens arriba dels estels. Espectres d’absorció i emissió.

• Model ondulatori de l’àtom i quantització de l’energia. Concepte qualitatiu d’orbital. Propietats atòmiques periòdiques.

• Radiació electromagnètica i interacció amb les molècules. Efecte hivernacle. Capa d’ozó.

• Relació entre propietats, estructura i aplicacions del polímers.

Segon de batxillerat

2. Canvis d’energia en les reaccions químiques

• Reaccions de combustió. • Interpretació de la calor de reacció com una

variació d’energia o d’entalpia del sistema reaccionant. Entalpia de formació d’una substància.

• Visualització de l’entalpia d’una o de vàries reaccions en un diagrama d’entalpia. Llei de Hess.

• Concepte d’entalpia d’enllaç. Estimació de les entalpies de reacció a partir de les entalpies d’enllaç.

• Elaboració del concepte d’entalpia reticular en relació al model electrostàtic de sòlid iònic.

Segon de batxillerat

3. Equilibri de fases i equlibri químic

• Representació de l’equilibri de fases d’una substància en un diagrama de fases.

• Caracterització d’equilibris químics: descomposició CaCO3, formació NH3, etc.

• Predicció del sentit d’una reacció. • Anàlisi dels factors que influeixen en

l’equilibri: concentració, pressió i temperatura.

Segon de batxillerat

4. Equilibri iònic

• Modelització de les reaccions àcid-base amb la teoria de Brönsted-Lowry. Parells àcid-base conjugats. Predicció qualitativa de l’acidesa o basicitat de les solucions de sals. Càlcul del pH. Indicadors. Corba de valoració.

• Concepte qualitatiu de solució reguladora del pH. Importància del sistema CO2/HCO3

-/CO32- a la sang

i als oceans.• Predicció de la formació de precipitats. Resines de

bescanvi iònic. • Formació de complexos. Importància a la indústria

i a biologia.

Segon de batxillerat

5. Espontaneïtat i velocitat de les reaccions químiques

• Variació de l’entropia de l’univers com a criteri d’espontaneïtat d’un procés. Variació d’entalpia lliure d’una reacció.

• Relació entre l’entalpia lliure i el màxim treball útil. • Concepte i mesura de la velocitat de reacció. • Mecanisme de reacció. Model de col·lisions i model

de l’estat de transició. • Aplicacions del concepte de catàlisi i de reacció en

cadena. L’acció dels CFC sobre la capa d’ozó. Nous catalitzadors. Enzims.

Segon de batxillerat

6. Piles i cel·les electrolítiques

• Reaccions redox. Identificació dels agents oxidants i reductors més comuns. Caracterització de la fotosíntesi i del metabolisme cel·lular com processos redox.

• Determinació experimental de la FEM d’una pila. Predicció de l’espontaneïtat d’una reacció redox per mitja del cálcul de la FEM. Piles de combustible.

• Composició de l’acer. Corrosió dels metalls. • Electròlisi. Aplicacons: recobriments electrolítics i

refinació. Obtenció de clor i lleixiu.