IntroducciónLos trabajos de investigación sobre enseñanza yaprendizaje del Equilibrio Químico ( Jonhstone,1977; Gorodetsky, 1986; Quílez Pardo, 1995) ponende manifiesto que dicho tema es uno de los quepresentan más dificultades desde el punto de vistadidáctico y coinciden muy bien en cuáles son lospuntos de mayor conflicto, como en las concepcio-nes alternativas. Entre las dificultades analizadas sedestacan tanto las que tienen que ver con las ideasprevias sobre conceptos relacionados con el de Equi-librio Químico, como las derivadas de las formas derepresentación de los sistemas:

• Confusión entre extensión y velocidad de la reac-ción.

• Representación de las reacciones químicas me-diante ecuaciones químicas (Anderson, 1986;Nakhleh, 1992).

• Concepción del sistema en equilibrio como doscompartimentos separados, quizás a causa de lainfluencia de la ecuación química.

• Aplicación inadecuada del Principio de Le Cha-telier.

Se plantea aquí una forma de posibilitar que elalumno construya una noción de sistema en equili-brio dinámico a partir del análisis de un hechosignificativo (Domínguez et al., 1995) y luego laaplique al estudio de sistemas más complejos comouna alternativa que ayude a progresar en el conoci-

miento del Equilibrio Químico. Se trabaja con alum-nos de un curso básico de Ciencias de nivel univer-sitario y se analizan las principales diferencias designificado sobre dicho concepto entre los alumnosque participan de la propuesta de Actividad Abierta(García Rodeja et al., 1987), y los que concurren auna clase donde se desarrolla el tema en la formahabitual.3

Los alumnos que ingresan a nuestra Universidadno tienen, en general, preconcepciones directamen-te vinculadas con el Equilibrio Químico, pero síposeen alguna idea de equilibrio estático (elaboradaen el contexto de la Mecánica) e ideas sobre otrosconceptos relacionados que influyen en el aprendi-zaje, entre los cuales puede considerarse el de reac-ción química como el más importante. Gorodetskyy Gussarsky (1986) afirman que la experiencia previade reacciones que proceden hasta completarse, in-fluye sobre la concepción alternativa de reaccionesen equilibrio. Hemos podido comprobar además,que los alumnos que ingresan a la Universidad po-seen dificultades para interpretar las reacciones quí-micas desde el punto de vista corpuscular, más aún,resulta bastante generalizada la idea alternativa segúnla cual ‘‘sólo hay reacción química cuando se unendos sustancias distintas’’ (Caruso, 1998).

La literatura científica acerca de las interpreta-ciones alternativas detectadas en el aprendizaje delEquilibrio Químico, coincide en que su origen tienerelación con:

• La experiencia que los alumnos poseen en eltrabajo con reacciones químicas ‘‘irreversibles’’.

• La importancia dada (en clase y en los libros detexto) a los cálculos estequiométricos, que ponenénfasis en los coeficientes de la ecuación química(Hackling, 1985);

• La utilización de analogías para explicar el equili-brio dinámico por parte de los docentes y de loslibros de texto.

PROFESORES AL DÍA

Propuesta para la enseñanzadel equilibrio químico*

Adriana Rocha y Norberto Scandroli;1

José Manuel Domínguez Castiñeiras y Eugenio García-Rodeja2

* Este trabajo forma parte de las investigaciones conjuntas querealizan, en el campo de la Didáctica de las Ciencias Experi-mentales, docentes de la Universidad de Santiago de Compos-tela (España) y de la Universidad Nacional del Centro de laProvincia de Buenos Aires (Argentina), en el marco de unconvenio de colaboración firmado entre ambas instituciones.1 Departamento de Profesorado en Física y Química, Facultadde Ingeniería. Universidad Nacional del Centro de la Provin-cia de Buenos Aires. Av. del Valle 5737 (7400) Olavarría, Bue-nos Aires, Argentina.2 Departamento de Didáctica de las Ciencias Experimentales,Universidad de Santiago de Compostela. Av. Juan XXIII s/n.Santiago de Compostela, España.

3 La forma habitual de trabajo del grupo de alumnos elegidose describe con algún detalle más adelante.

Julio de 2000 343

PROFESORES AL DÍA

Consideramos necesario replantear la forma en quese inicia al alumno en el estudio del EquilibrioQuímico. Nos parece adecuado presentar, teniendoen cuenta las dificultades antes mencionadas, unaalternativa que, partiendo del hecho significativo, laevaporación del agua

H2O (l) a H2O (g)

facilite al alumno la construcción de un conceptoclaro y bien definido de Sistema en Equilibrio queluego pueda aplicar a otros sistemas.

Si aceptamos que el proceso de construcción deconocimiento resulta adecuado sólo si el aprendizajees significativo (Ausubel, 1978) ----lo que queremospotenciar frente al aprendizaje memorístico----, es ne-cesario propiciar, además de una adecuada secuen-ciación didáctica, todas las condiciones para queaquél ocurra. Una de esas condiciones es la predis-posición del alumno para aprender significativamen-te, lo cual significa que sea capaz de relacionarconscientemente el nuevo conocimiento con algunaparte de su estructura cognitiva e incorporarlo a ésta,mediante sucesivas diferenciaciones de los subsumi-dores y reconciliaciones integradoras de los elemen-tos de dicha estructura. Una estrategia de enseñanzaen este sentido motivará al alumno a que, conscientede lo que sabe, cuestione continuamente su propioconocimiento.

Cabría aclarar aquí cuál sería la noción de Equi-librio Químico adecuada, que debería construir unalumno (desde el punto de vista cualitativo): el estadode equilibrio dinámico es alcanzado por un sistema químicocerrado, desde cualquier punto de inicio, cuando dos proce-sos inversos ocurren simultánea y continuamente a la mismavelocidad, por lo cual la composición del sistema permanececonstante (Atkins, 1998).

Fundamentos del diseño de la actividadabierta ‘‘Equilibrio Químico’’El conocimiento es una construcción idiosincrásicaque ocurre por reestructuración de ideas preexisten-tes y que, aun así, tiene la posibilidad de ser social-mente compartido (Novak, 1992). Por esto ha sidoposible analizar, a partir de lo que plantean comodificultades asociadas al estudio del Equilibrio Quí-mico, algunos de los trabajos de investigación ante-riores, y extraer a partir de ellas, algunas precisionesque permitieron el desarrollo de la Actividad Abierta(Domínguez, 1995).

El enfoque que se propone aquí consiste enutilizar un sistema sencillo de un solo componente,

que involucra un hecho conocido y significativo parael alumno, la evaporación del agua, que es inter-pretado utilizando el modelo cinéticomolecular,apuntando a que el alumno elabore una noción desistema en equilibrio dinámico que pueda aplicarluego a otras situaciones más complejas, tanto en susaspectos macroscópicos como microscópicos. En re-sumen, se propone el análisis del comportamientomacroscópico de sistemas en equilibrio dinámico ysu interpretación aplicando el modelo cinéticomo-lecular aprovechando en toda su potencialidad elsistema de evaporación del agua. Un desarrollo pos-terior de la propuesta didáctica nos permitiría ponerde manifiesto los aspectos termodinámicos que per-mitan explicar todo lo que resulte asequible a partirdel modelo inicial ( Johnstone, 1977b).

La metodología didáctica aquí propuesta ----Me-todología Actividades Abiertas (AcAb) (García-Ro-deja, 1987)----, sigue una estrategia didáctica que partede una realidad significativa para el alumno y es élmismo quien va elaborando sus interpretaciones yaceptando los modelos para llegar a aplicarlos asituaciones diversas. Se pretende trabajar poniendoénfasis en la reconciliación integradora de ideaspreexistentes. Por ejemplo, cuando se observa unsistema cerrado conteniendo agua en estado líquidoen equilibrio con el vapor, podría pensarse que elproceso de evaporación se detuvo en un momentodeterminado. Pero si se provoca la reflexión acercadel aspecto energético de las partículas de ese siste-ma, puede lograrse una interpretación más adecuadade la observación.

Metodología de trabajo

MuestraSe trabajó con alumnos ingresantes a la Facultad deCiencias Veterinarias de la Universidad Nacional delCentro de la Provincia de Buenos Aires (Argentina).Los alumnos de la muestra no habían tenido, hastaese momento, instrucción en el tema. La muestra sedividió en dos grupos. Uno de ellos, grupo I, participóde una clase de introducción al tema en la que se que seutilizó el diseño didáctico que se describe en el apartadosiguiente, y el otro, grupo II, de una clase habitualintroductoria al estudio del Equilibrio Químico.

Intervención en el aulaEl grupo I participó de la realización de la primeraparte de la Actividad Abierta ‘‘Equilibrio Químico’’.

El grupo II participó de una clase de introduc-

344 Educación Química 11[3]

ción al tema basada en la lectura y análisis de untexto de Introducción a la Química en el nivel uni-versitario (Routh, 1980), que es la forma en que lacátedra trabaja habitualmente el tema.

Descripción de la clase realizada con laActividad Abierta ‘‘Equilibrio Químico’’Esta clase tuvo lugar en una sesión de dos horas,durante las cuales se trabajó en forma grupal, conintervenciones del profesor de aproximadamente 10minutos cada una, que permitieron la introducciónal material de aprendizaje y su secuenciación. Acontinuación los alumnos discutieron en pequeñosgrupos cada parte de la actividad e intentaron llegara un acuerdo acerca del significado que fue adqui-riendo para cada uno el concepto en cuestión, asícomo también acerca de las dificultades que fueronapareciendo. El docente explicó a los alumnos quela actividad estaba propuesta para pensar acerca delos sistemas allí planteados, en relación con su com-posición y los cambios que en ellos ocurren, tratandode interpretarlos desde el punto de vista microscópico.

La actividad se presentó a los alumnos, acompa-ñada de un impreso, una hoja del alumno (figura 1),en la que aparecen en la primera columna, muyesquemáticamente, los sistemas sobre los que sepropone al alumno la reflexión. A medida que se de-sarrolla la actividad, cada alumno vuelca sus obser-vaciones e interpretaciones en la segunda columnay las contribuciones que realiza el docente o lasconclusiones a las que se llega después de una puestaen común, en la tercera. Ésta es además, una formade recuperar información acerca de lo que cada unova elaborando en cada momento de la clase.

A continuación se muestran esquemáticamentelas ideas que se van trabajando en la actividad y susecuencia, además de indicar paralelamente cuálesson los aspectos fundamentales de la noción deequilibrio que van surgiendo en cada momento.Estos aspectos son los que se aplican posteriormentecuando se estudia el comportamiento del sistema dereacción química propuesto más adelante en la acti-vidad. Cabe destacar que aquí sólo se plantea eltrabajo correspondiente a la primera sesión de desa-rrollo del tema Equilibrio Químico, pero obviamen-te es necesario seguir ampliando el espectro de situa-ciones en las que el alumno aplique lo aprendidopara que realmente logre un aprendizaje que lepermita enfrentar las dificultades propias de trabajocon sistemas químicos en equilibrio.

Aún a esta altura de la instrucción no se ha

introducido la constante de equilibrio como relaciónde las concentraciones. Esto se trabaja en la sesiónsiguiente, a partir del análisis del comportamientodel sistema NO2/N2O4.

Recogida de informaciónLos alumnos de ambos grupos respondieron inme-diatamente después de cada clase a tres cuestionesde una prueba de lápiz y papel. Dicha prueba tuvocomo objetivo detectar las principales caracte-rísticas en las concepciones ‘‘iniciales’’ construidaspor los alumnos en relación a la noción de equilibriodinámico en función de la instrucción recibida.

Cuestión 1. En ella se proponen las representa-ciones de dos sistemas químicos y se pretende que elalumno los describa, los diferencie y proponga unaforma de convertir uno en el otro. Se busca elsignificado que tienen para el alumno una y otrarepresentación.

PROFESORES AL DÍA

ACTIVIDAD ALUMNO PROFESOR

Agua en un recipienteabierto

Agua en un recipientecerrado

Descomposición delCaCO3 en un horno de cal

Descomposición delCaCO3 en un sistemacerrado

Figura 1. Ac Ab Equilibrio Químico (hoja del alumno).

Julio de 2000 345

Se pretende que los alumnos piensen en lossistemas A y B, como sistemas químicos en el labo-ratorio, caractericen el sistema A haciendo refe-rencia a que se trata de un sistema que ha alcanzadoel equilibrio, esto es, de un sistema cerrado, rever-sible, a temperatura constante, en el que ocurren dosprocesos opuestos a la misma velocidad. También seapunta a que diferencien uno de otro, básicamentepor: sistema cerrado/sistema abierto, sistema rever-sible/sistema irreversible, dos procesos opuestos/unsolo proceso.

Cuestión 2. Está planteada como para que elalumno dé una definición de lo que entiende porsistema en equilibrio dinámico, mientras que la an-terior plantea el uso de la idea elaborada. Se preten-de encontrar alguna relación entre aquel ‘‘conoci-

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AcAb EQUILIBRIO QUÍMICOPrimera sesión

Características del equilibrio dinámico Actividad Ideas que se trabajan

Agua en un recipiente abierto

• evaporación (modelo molecular)

• energía de las moléculas

• velocidad de evaporación = f(T)

• ∆Hvap > 0

• H2O (l) → H2O (g)

Sistema cerradoT constante

Equilibrio dinámicoSimultaneidad

v→ = v←

Composición constante

Kp = f(T)

Kp = f(pv)

H2O (l) a H2O (g) Agua en un recipiente cerrado

• Sistema cerrado• evaporación y condensaciónsimultáneas a igual velocidad(modelo molecular)• pv = f(T)• pv ≠ f (masa agua)• Coexistencia de las dos fases en el recipiente.• Interpretación de la información dada por la ecuación; en este caso: H2O (l) a H2O (g)

Aplicación de las características delEquilibrio desarrolladas hasta aquí, a un sistema en que ocurre unareacción química.4

Descomposición del carbonato decalcio en un horno de cal

CaCO3 (s) → CO2 (g) + CaO (s)

Descomposición del carbonato decalcio en un sistema cerrado

CaCO3 (s) a CO2 (g) + CaO (s)

• Descripción del sistema; ∆H > 0• Interpretación microscópica de la reacción en el sistema abierto y en el sistema cerrado.• Coexistencia de todas las especies en el mismo recipiente. • Kp = pCO2 • El valor de pCO2 no depende de lamasa de CaCO3 presente en el sistema.

4 La interpretación microscópica de la reacción nos parece fundamental para ayudar al alumno a entender de forma análogael comportamiento del sistema químico CaCO3 (s) a CO2 (g) + CaO (s) y del sistema de evaporación y condensación de agua.

Cuestión 1

a) Describa las principales características y condicio-nes de los sistemas químicos representados a con-tinuación:

Sistema A: NH4Cl(s) a NH3 (g) + HCl (g)

Sistema B: NH4Cl(s) → NH3 (g) + HCl (g)

b) Diga cuáles son a su entender las dos diferenciasprincipales entre el sistema A y el sistema B.

c) ¿Cómo haría en el laboratorio para transformarel sistema A en el sistema B?

346 Educación Química 11[3]

miento’’ que puede ser el resultado de haber adqui-rido sólo información y las respuestas que puedanconsiderarse resultantes de que se ha iniciado laconstrucción, de que ha habido un esfuerzo porcomprender y por tanto de lograr aprendizajes sig-nificativos.

Cuestión 3: con ella se busca detectar una delas concepciones alternativas más comunes citadasen la bibliografía: la confusión de la relación este-quiométrica mostrada por la ecuación con las canti-dades presentes en el sistema en equilibrio e implicaademás la interpretación de la representación mi-croscópica del sistema en equilibrio que aparece enla siguiente figura.

Se pretende que los alumnos reconozcan que lafigura y la ecuación pueden ser representaciones delmismo sistema ya que, en la figura, se ve que las tresespecies (PCl5, Cl2, PCl3) coexisten en el sistema enuna relación de concentraciones que no puede de-terminarse a partir de la estequiometría de reacción.

Resultados y discusiónEn las dos tablas que aparecen más adelante (tablas1 y 2) se muestran las respuestas de cada uno de losalumnos de ambos grupos (grupos I y II) para las trescuestiones.

Respuestas a la Cuestión 1---- puntos a.1. a a.5: características que los alumnos

utilizan para describir el sistema representadopor la ecuación de equilibrio.

---- puntos b.1. a b.4.: características y condicionesque los alumnos utilizan para diferenciar lo re-presentado por las dos ecuaciones dadas, una deequilibrio y la otra no.

---- puntos c.1. a c.4.: respuestas dadas por los alum-nos sobre cómo convertir un sistema en el otro.

Respuestas a la Cuestión 2---- puntos 2.1. a 2.8.: incluyen las características que

los alumnos utilizan para definir sistema en equi-librio dinámico.

Respuestas a la Cuestión 3---- puntos 3.1. a 3.5.: incluyen las respuestas, por sí

o por no, justificadas y no justificadas. Por ejem-plo: Sí (coexistencia): corresponde a las respuestasafirmativas que justifican que se trata del mismosistema ‘‘porque coexisten todas las especiesintervinientes’’.

GRUPO I (ver tabla 1)En la descripción del sistema representado por:

NH4Cl (s) a NH3 (g)+ HCl (g)

los alumnos dan varias características y condicionesde los sistemas químicos en equilibrio (reversibi-lidad, simultaneidad, sistema cerrado, v1 = v2, tem-peratura constante) y cuando se trata de compararlos sistemas representados por:

NH4Cl (s) → NH3 (g) + HCl (g) y

NH4Cl (s) a NH3 (g) + HCl (g)

la mayor parte de las respuestas apuntan a (abier-to/cerrado, irreversible/reversible). Parecería quehan incorporado algunos elementos de la noción deequilibrio que no están directamente ligados a larepresentación por la ecuación química (simultanei-dad, sistema cerrado, v1= v2, temperatura constante),esto es, pueden leer, a partir de la ecuación, algo másque lo que inmediatamente surge, como sería porejemplo, la idea de ‘‘reversibilidad’’.

De los 21 alumnos, 16 reconocen la necesidadde cerrar el sistema A para convertirlo en el B. Sinembargo, sólo uno menciona la necesidad de man-tener constante la temperatura en el caso del sistemaB, a pesar de que es una de las características queaparece repetidas veces a la hora de describir elsistema.

Las ‘‘definiciones’’ de sistema en equilibrio diná-mico, hacen mención a la reversibilidad (‘‘reversible’’

PROFESORES AL DÍA

Cuestión 3

¿Podría ser la que se muestra en la figura, unarepresentación de un recipiente de reacción donde:

PCl5 (g) a PCl3 (g) + Cl2 (g)?

PCl5 Cl2 PCl3

Cuestión 2

Diga con sus palabras qué entiende por sistema enequilibrio dinámico.

Julio de 2000 347

PROFESORES AL DÍA

Tabla 1

ALUMNOS

RESPUESTAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 TOTAL

1- a a

a.1. Reversible5 x x x x x x x x x x x x 12

a.2. Sistema cerrado x x x x x x x x x x 10

a.3. Simultáneos x x x x x x x 7

a.4. v1 = v2 x x x x x x x x x 9

a.5. T constante x x x x x x x 7

b - DIF →→ /a

b.1. Abierto/Cerrado x x x x x x x x x 10

b.2. Irreversible/Reversible x x x x x x 6

b.3. Directa/Directa-Inversa x x x 3

b.4. T/T constante x 1

b.5. No equilibrio/equilibrio x x x x x x x x 8

c - CONVERTIR

c.1. Cerrar x x x x x x x x x x x x x x x x 16

c.2. T constante x 1

c.3. Otros x x x x x 5

c.4. No contesta x 1

2 - Definición

2.1. Reversible x x x x x x x x x x 10

2.2. Simultáneos x x x x x x x 7

2.3. v1 = v2 x x x x x x x x 8

2.4. T constante x x x 3

2.5. Sistema cerrado x x 2

2.6. Molécula en movimiento x 1

2.7. No estático x x x x x x 6

2.8. No varía cantidad x x 2

3

3.1. Sí (coexisten) x x x x x x x x 8

3.2. Sí (otra justificación) x x x x x x x x 8

3.3. Sí (sin justificar) x x 2

3.4. No (justificado) x x 2

3.5. No contesta x 1

5 Es necesario aclarar aquí por qué en las tablas 1 y 2 aparece la palabrareversible entre comillas. Se trata de respuestas dadas por los alumnospara los cuales no necesariamente la palabra reversible tiene el mismo

significado, por lo cual posteriormente, al hacer el análisis de lasrespuestas, reversible incluye ‘‘reversible’’ y simultáneo.

348 Educación Química 11[3]

PROFESORES AL DÍA

Tabla 2

ALUMNOS

RESPUESTAS 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 T

1- a a

a.1. ‘‘Reversible’’ x x x x x x x x x x x 11

a.2. Simultáneo ----

a.3. v1 = v2 ----

a.4. T constante ----

a.5. Sistema cerrado ----

b - DIF →→ /a

b.1. Abierto/Cerrado ----

b.2. Irreversible/Ceversible x x x x 4

b.3. Directa/Directa-Inversa x x x x x x x x 8

b.4. T/T constante ----

b.5. No equilibrio/equilibrio x 1

c - CONVERTIR

c.1. Cerrar x x 2

c.2. T constante ----

c.3. Otros x x x x x x x x x x 10

c.4. No contesta

2 - Definición

2.1. ‘‘Reversible’’ x x x x x 5

2.2. Simultáneos x 1

2.3. v1 = v2 x x x x x x x x 8

2.4. T constante ----

2.5. Sistema cerrado ----

2.6. Moléculas en movimiento ----

2.7. No estático x 1

2.8. No varía cantidad x x 2

3

3.1. Sí (coexisten) ----

3.2. Sí (otra justificación) ----

3.3. Sí (sin justificar) x x x x x 5

3.4. No (justificado) x x x x x 5

3.5. No contesta x 1

Julio de 2000 349

y simultáneo) y a la igualdad de las velocidades,coherentemente con lo que plantean para la descrip-ción del sistema B en la cuestión 1. No obstante, esinteresante resaltar que en este ítem aparecen muchomenos frecuentemente menciones a las condicionesde temperatura constante y sistema cerrado. Sólo dosalumnos mencionan algo relacionado con la compo-sición del sistema en equilibrio al plantear que en unsistema en equilibrio dinámico ‘‘no varían las ‘canti-dades’ de reactivos y productos’’. Éste es un aspectoque no aparece en las respuestas a la cuestión 1.

Puede apreciarse además que hay 12 alumnos(sombreados en la tabla 1) que parecen haber incor-porado a la idea de sistema en equilibrio, tantoelementos de una visión macroscópica (sistema ce-rrado, coexistencia de todas las especies intervinien-tes), como elementos de una visión microscópica(dos procesos opuestos, simultáneos y que ocurren aigual velocidad). Entre ellos, todos responden afir-mativamente la cuestión 3 y la mitad dan una justi-ficación basada en la coexistencia de todas las espe-cies intervinientes. Un ejemplo de este tipo derespuesta es la dada por el alumno 1: ‘‘Sí, pueden serrepresentaciones del mismo sistema porque el PCl5se descompone formando Cl2 y PCl3 y el choqueentre moléculas de Cl2 y PCl3 forma el compuestooriginal’’.

De los nueve alumnos restantes, sólo uno noresponde la cuestión 3, el alumno 6, quien pareceposeer una visión totalmente macroscópica de lo quees un sistema en equilibrio, ya que describe al sistemaB como un sistema ‘‘reversible’’, a temperatura cons-tante, que difiere del sistema A en que es un sistemacerrado. Curiosamente es también el único alumnoque incluye la temperatura constante como otra delas condiciones para transformar A en B. Sus res-puestas a las dos primeras cuestiones son coherentescon una noción macroscópica de sistema en equili-brio pero falla al tratar de interpretar una repre-sentación microscópica de ese tipo de sistemas.

GRUPO II (ver tabla 2)Entre los alumnos de este grupo, la respuesta másgeneralizada podría resumirse así: ‘‘En el sistema Aocurre una reacción directa y en el sistema B ocurrenuna reacción directa y una inversa’’. Diez de los alumnosde este grupo dan una respuesta de este tipo y tres deellos dicen además que una reacción ocurre a conti-nuación de la otra. La otra respuesta encontradatiene básicamente la misma fundamentación que laanterior pero aparece como: ‘‘El sistema A es irre-

versible y el sistema B es reversible’’.Se nota aquí una fuerte influencia de la ecuación

química ya que las características que surgen en lacuestión 1 son las directamente relacionadas con estetipo de representación. Una de las respuestas dicetextualmente: ‘‘El sistema B es reversible: el productopuede transformarse en reactivo’’. Además, se haceevidente que la idea de reversibilidad para losalumnos no implica simultaneidad, cuando algu-nas respuestas dicen: ‘‘En B se forman los produc-tos y después los productos vuelven a formar losreactivos’’.

En la descripción del sistema representado por:

NH4Cl (s) a NH3 (g) + HCl (g) (sistema B),

al igual que en la diferenciación entre los sistemas Ay B, se hace referencia exclusivamente a que en elsistema B ocurren dos reacciones opuestas mientrasque en el A sólo ocurre una de ellas.

Sólo un alumno propone una manera de con-vertir un sistema en otro: propone: ‘‘que se espere a quelos reactivos y productos reaccionen, sin separarlos’’y también sólo uno reconoce la necesidad de cerrarel sistema A para convertirlo en el B.

Entre las ‘‘definiciones’’ de Sistema en Equi-librio Dinámico predominan las que mencionanla igualdad de velocidades, además del rótulo‘‘reversible’’.

También en este caso, sólo dos alumnos hacenalguna referencia a la ‘‘composición constante’’ eneste tipo de sistemas.

Las respuestas afirmativas a la cuestión 3 noincluyen una justificación y entre las respuestas quedeciden que no puede tratarse de representacionesdel mismo sistema, casi todas justifican diciendo quelas ‘‘cantidades (moles) presentes en el recipiente nose corresponden con la estequiometría de reacción’’.Aparece claramente aquí otra de las dificultadesmás comunes como es la de asociar las cantidadesde cada una de las especies presentes en el equili-brio con la estequiometría mostrada por la ecuaciónquímica.

Comparación de las respuestas de los dos gruposSi bien las respuestas apuntan a identificar las carac-terísticas y condiciones de ambos sistemas repre-sentados, el análisis que esquematizamos a continua-ción pone énfasis en lo que cada alumno interpretaa partir de la representación del sistema B. Por ello,en la figura 2 se ven, para ambos grupos, las frecuen-

PROFESORES AL DÍA

350 Educación Química 11[3]

cias de aparición de cada una de las características ycondiciones del sistema B.

Los alumnos del grupo I basan sus interpretacio-nes en las condiciones del sistema en equilibriodinámico (sistema cerrado, a temperatura constan-te), donde está ocurriendo una reacción químicareversible. Por su parte, los alumnos del grupo II, selimitan a señalar que la representación correspondea la de una reacción química reversible (influenciade la idea de reacción y ecuación química) sin haceralusión a las condiciones del sistema.

Cuando se pide a los alumnos que expresen consus palabras lo que entienden por Sistema en Equi-librio Dinámico, los resultados que se obtienen seven en la figura 3, para ambos grupos.

Como ya se mencionó, aparece un predominiode la idea de que ‘‘ocurren dos procesos opuestos aigual velocidad’’. Estas respuestas, para el grupo Ituvieron en cuenta la simultaneidad de ambos pro-cesos, mientras que las respuestas en el grupo II nohacen mención a ello.

Conclusiones• La mayoría de los alumnos de ambos grupos

fueron capaces de expresar que un sistema químicoen equilibrio dinámico es aquel en el que las velocidadesde las reacciones directa e inversa son iguales pero lasprimeras diferencias aparecen a la hora de descri-bir, por ejemplo, el sistema representado por unaecuación como: NH4Cl (s) a NH3 (g) + HCl (g).Los alumnos del grupo I basaron sus interpreta-ciones de la representación anterior en las con-diciones del sistema en equilibrio dinámico (siste-ma cerrado, a temperatura constante), donde estáocurriendo una reacción química reversible, mos-trando que han iniciado la elaboración de unanoción de sistema en equilibrio dinámico. Por suparte, los alumnos del grupo II se limitaron aseñalar que la representación correspondía a la deuna reacción química reversible (influencia de laidea de reacción y ecuación química) sin haceralusión a las condiciones del sistema. Podríamos sospechar que los alumnos del gru-po II han aceptado por un lado el formalismo deque los sistemas en equilibrio son sistemas rever-sibles (íntimamente asociado a la ‘‘doble flecha’’de la ecuación química) y, por otro, de forma muysuperficial, que las velocidades en el equilibrioson iguales. Esta situación es advertida por otrostrabajos de investigación ( Johnstone, 1977a) yparecería superarse con la propuesta alternativa.

• La visión microscópica de los sistemas en equili-brio que puede conseguirse con una alternativacomo la planteada en este trabajo parecen ayudara la interpretación de aspectos del equilibrio talescomo su composición, permitiendo así afrontaruna de las dificultades más comunes en el apren-dizaje del equilibrio: la de asociar las cantidadesde cada una de las especies presentes en el equi-librio con la estequiometría de reacción. De todasformas consideramos que es necesario hacer ma-yor hincapié, dentro de la propuesta didáctica, enla composición del sistema en equilibrio dado queéste parece ser el aspecto menos aceptado por losalumnos.

ImplicacionesLos primeros resultados parecen estar indicando quela significatividad del hecho de partida y la secuen-ciación didáctica de la propuesta aquí presentada

PROFESORES AL DÍA

0 20 40 60 80

Equil.Dinámico

Reversibilidad

Simultaneidad

Sist. cerrado

T cte.

Vel. iguales

GRUPO ll

GRUPO l

Figura 2.

0 10 20 30 40 50

Reversibilidad

Simultaneidad

Sist. Cerrado

T cte.

Vel. iguales

GRUPO ll

GRUPO l

Figura 3.

Julio de 2000 351

facilitaron la incorporación de los aspectos esencia-les para la construcción de un conocimiento útil desistema en equilibrio dinámico.

La aplicación de una propuesta didáctica comola aquí planteada podría contribuir a que el alumnoconstruya una noción de sistema en equilibrio diná-mico, no demasiado influenciada por la idea dereacción y/o ecuación química, que luego utilicepara la interpretación de un sistema químico enequilibrio.

Es necesario prestar especial atención al trabajocon la idea que los alumnos están desarrollando, endiferentes situaciones y contextos. Su aplicación adiversos tipos de sistemas que implican tratamientosdistintos ayuda necesariamente a lograr una mayorcomprensión. ?

AgradecimientosA la SECYT de la Universidad Nacional del Centro. A laUniversidad Nacional del Centro. A la Universidad deSantiago de Compostela. A la Xunta de Galicia.

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