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DISEÑO DE UNA UNIDAD DIDÁCTICA PARA LA
ENSEÑANZA DE LOS GRUPOS FUNCIONALES
ORGÁNICOS OXIGENADOS, A PARTIR DEL
PRODUCTO OBTENIDO DE LA PLANTA Aloe vera
Barbadensis miller Y LA ESTRATEGIA
DEL APRENDIZAJE COLABORATIVO
YÉSSICA MARTÍN BAUTISTA
Trabajo final para optar al título de
Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales
Maestría En Enseñanza De Las Ciencias Exactas Y Naturales
Universidad Nacional De Colombia
Facultad De Ciencias
Bogotá D.C.
2017
DISEÑO DE UNA UNIDAD DIDÁCTICA PARA LA
ENSEÑANZA DE LOS GRUPOS FUNCIONALES
ORGÁNICOS OXIGENADOS, A PARTIR DEL PRODUCTO
OBTENIDO DE LA PLANTA Aloe vera Barbadensis miller
Y LA ESTRATEGIA DEL APRENDIZAJE COLABORATIVO
YÉSSICA MARTÍN BAUTISTA
Trabajo final para optar al título de
Magister en Enseñanza de las Ciencias Exactas y Naturales
Directora
Ph.D. MARY TRUJILLO GONZÁLEZ
Maestría En Enseñanza De Las Ciencias Exactas Y Naturales
Universidad Nacional De Colombia
Facultad De Ciencias
Bogotá D.C.
2017
DEDICATORIA
A mi hermana querida por apoyarme y ayudarme durante todo este proceso. A mi mami
por ser tan comprensiva y por darme tanto amor.
AGRADECIMIENTOS
A Dios por permitirme cursar y terminar esta maestría, por guiarme y llenarme de sabiduría
y ciencia. A mi hermana Liliana por su apoyo incondicional a lo largo de este trabajo.
A Andrés por su compañía y constante motivación, siendo una voz de aliento para cumplir
esta meta.
A la profesora Mary Trujillo por el acompañamiento que me brindó, por su apoyo y
orientación. Al colegio San juan Ávila por abrirme sus puertas y permitir el desarrollo de
este trabajo, a los estudiantes de grado once por su compromiso, dedicación.
A Jessyca Sánchez y Bleidys Buitrago por su acompañamiento y apoyo en la culminación
del documento.
A John Jairo López quien con su talento aporto en la ilustración de la unidad didáctica.
Deseo también expresar todo mi agradecimiento a mi familia, por su apoyo incondicional a
lo largo de este trabajo. Por último, dar las gracias a mis amigos y compañeros que de una
u otra manera me acompañaron en este camino y han enriquecido mi vida profesional y
personal.
I
RESUMEN
En este trabajo se diseñó y desarrolló una unidad didáctica para la enseñanza- aprendizaje
de los grupos orgánicos oxigenados mediante el análisis cualitativo del producto obtenido
de la planta de Aloe vera. Ésta unidad se estructuró bajo el enfoque del aprendizaje
cooperativo -colaborativo, el cual permite organizar las actividades dentro del aula en
equipos de trabajo, de tal forma que los estudiantes busquen cumplir determinados
objetivos comunes. El trabajo inició con la aplicación de una prueba diagnóstico (pre- test)
que permitió reconocer las debilidades y fortalezas de los estudiantes e identificar el grado
de competencias frente al tema. Se realizó y aplicó la secuencia de actividades que
conformaron la unidad didáctica, la cual relaciona la enseñanza teórica - práctica de la
química orgánica involucrando el estudio de la plantas, específicamente el Aloe vera.
Posterior a la aplicación se realizó la comparación de los conocimientos antes y después
de la unidad didáctica con la prueba final (post-test). Con base en los resultados de la
prueba final, se concluyó que la unidad didáctica permitió generar un cambio conceptual y
un aprendizaje significativo de los estudiantes. Además, la unidad constituye un aporte a la
didáctica de la enseñanza de la química orgánica y los grupos funcionales oxigenados. La
metodología desarrollada motivó a los estudiantes al trabajo en equipo, al aprendizaje de
la química y permitió establecer en los estudiantes competencias como la indagación.
Palabras clave: Química orgánica, grupos funcionales oxigenados, Aloe vera,
aprendizaje cooperativo –colaborativo, análisis cualitativo, experiencias de
laboratorio.
II
ABSTRACT
In this work was designed and carried out a didactic unit for teaching- learning the organic
oxygenated groups through the qualitative analysis of the obtained product from the Aloe
vera plant. This unit was structured under the cooperative-collaborative approach, which
allows organizing the activities inside the classroom in work teams, so that students seek to
fulfill determined common objectives. This work started by running a diagnostic test (pre-
test) that allowed recognizing students’ weaknesses and strengths and to identify the degree
of competences before the topic. The sequence of activities that conforms the didactic unit
was done and applied, which engages the theoretical-practical teaching of organic chemistry
by involving the study of plants, specifically Aloe vera. After the application, a comparison
between knowledge before and after the didactic unit was done with the final test (post-test).
Based on the final test results, it was concluded that the didactic unit allowed generating a
conceptual change and meaningful learning in students. Besides, the unit constitutes a
contribution to the didactics of organic chemistry and the functional oxygenated groups
teaching. The methodology carried out motivated students to teamwork, chemistry learning
and, it allowed establishing competences as inquiry in students.
Key words: Organic chemistry, functional oxygenated groups, Aloe vera,
cooperative-collaborative learning, qualitative analysis, laboratory experiences.
III
TABLA DE CONTENIDO
Resumen ................................................................................................................................. I
Abstract ................................................................................................................................. II
Lista de tablas .......................................................................................................................V
Lista de figuras .....................................................................................................................V
Lista de gráficas ..................................................................................................................VI
INTRODUCCIÓN .................................................................................................................... 7
CAPÍTULO 1 ........................................................................................................................ 11
1.1. OBJETIVOS ..........................................................................................................................11
1.1.1. GENERAL ........................................................................................................... 11
1.1.2. ESPECÍFICOS .................................................................................................... 11
CAPÍTULO 2: MARCO REFERENCIAL ............................................................................. 12
2.1. MARCO HISTÓRICO Y EPISTEMOLÓGICO .......................................................................12
2.1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA QUÍMICA ORGÁNICA ............................. 12
2.1.2. HISTORIA DE LA PLANTA DE SÁBILA............................................................. 14
2.2. MARCO TEÓRICO ................................................................................................................16
2.2.1. QUÍMICA ORGÁNICA ........................................................................................ 16
2.2.2. GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS .......................................................... 16
2.2.2. LA SÁBILA .......................................................................................................... 24
2.2.2.1. ORIGEN, TAXONOMÍA Y DESCRIPCIÓN BOTÁNICA DE LA SÁBILA ........ 24
2.2.2.2. ESTRUCTURA DE LA HOJA DE ALOE VERA. ............................................. 26
2.2.2.3. ACCIÓN FARMACOLÓGICA .......................................................................... 26
2.2.2.4. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA HOJA DE ALOE VERA ............................ 27
2.3. MARCO PEDAGÓGICO – DIDÁCTICO ................................................................................32
2.3.1. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS EN CIENCIAS NATURALES ....................... 32
2.3.2. APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO........................................................................ 34
2.3.3. APRENDIZAJE COOPERATIVO-COLABORATIVO ......................................... 35
2.3.3. UNIDADES DIDÁCTICAS................................................................................... 41
CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO ......................................................................... 43
3.1. TIPO DE ESTUDIO ...............................................................................................................43
3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA ....................................................................................................43
3.3 DISEÑO METODOLÓGICO ...................................................................................................43
CAPÍTULO 4: RESULTADOS Y ANÁLISIS ....................................................................... 45
4.1 PRUEBA DIAGNÓSTICA (PRE- TEST) .................................................................................45
4.2 ESTRUCTURA Y CONTENIDO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA ...............................................56
4.3 APLICACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA ................................................64
IV
4.3.1 APLICACIÓN DEL POST- TEST .........................................................................................65
CAPITULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES ............................................... 72
5.1 CONCLUSIONES ...................................................................................................................72
5.2 RECOMENDACIONES ..........................................................................................................73
ANEXOS ............................................................................................................................... 74
ANEXO A: PRUEBA DIAGNÓSTICA ...........................................................................................74
ANEXO B: UNIDAD DIDÁCTICA APRENDEMOS QUÍMICA CON EL ALOE VERA………..79-147
ANEXO C: EVIDENCIAS FOTOGRÁFICAS .............................................................................. 148
BIBLIOGRAFÍA .................................................................................................................. 151
V
LISTA DE TABLAS
Tabla 2-1: Grupos funcionales orgánicos............................................................................ 18
Tabla 2-2: Grupos funcionales oxigenados ......................................................................... 21
Tabla 2-3: Clasificación botánica del aloe vera ................................................................... 26
Tabla 2-4: Vitaminas hidrosolubles del aloe vera .......................................................... 29-30
Tabla 2-5: Principios activos del aloe vera .......................................................................... 33
Tabla 2-6: competencias específicas para el area de ciencias naturales………………….34
Tabla 2-7: Elementos de una unidad didáctia ................................................................ 42-43
Tabla 4-1: Objetivos de las preguntas 7 a la 12 (Pre- test) ................................................ 51
Tabla 4-2: Plan de la unidad didáctica ...........................................................................59-64
LISTA DE FIGURAS
Figura 2-1: Reacción de cianato de amonio a urea. ........................................................... 13
Figura 2-2: Estructura cíclica del benceno. ........................................................................ 14
Figura 2-3: Clasificación de los compuestos orgánicos teniendo en cuenta los elementos
presentes en la molécula. .................................................................................................... 19
Figura 2-4: Hidrocarburo de cadena cerrada ...................................................................... 19
Figura 2-5: Hidrocarburos de cadena abierta ..................................................................... 19
Figura 2-6: Aminas alifáticas y aromáticas ......................................................................... 20
Figura 2-7: Clasificación de los alcoholes según la posición del hidroxilo (OH). ............... 22
Figura 2-8: Estructura de Ácidos carboxílicos alifáticos y aromáticos. .............................. 23
Figura 2-9: Estructuras lineales de la glucosa y de la fructosa. ......................................... 23
Figura 2-10: Ciclación de la glucosa ................................................................................... 24
Figura 2-11: Sacarosa disacárido formado por una unidad de glucosa y una de fructuosa
.............................................................................................................................................. 24
Figura 2-12: Estructura de una molécula de Almidón ........................................................ 25
Figura 2-13: Planta de Aloe barbadensis Miller .................................................................. 25
Figura 2-14: Estructura y corte transversal de la hoja de Aloe vera.a. Capa externa o
corteza, b. Vainas Vasculares c. Centro de la hoja. ............................................................ 27
Figura 2-15: Fórmula estructural de la aloína ..................................................................... 31
Figura 2-16: Estructura general de una antraquinona, antrona y Antranol ........................ 32
Figura 2-17: Estructuras isómeros de la Aloína .................................................................. 32
VI
Figura 2-18: Esquema colaborativo .................................................................................... 40
LISTA DE GRÁFICAS
Gráfica 4-1: Distribución de valores para la pregunta 1 .................................................... 46
Gráfica 4-2: Distribución de valores para la pregunta 2 ..................................................... 47
Gráfica 4-3: Distribución de valores para la pregunta 3 ..................................................... 47
Gráfica 4-4: Distribución de valores para la pregunta 4 ..................................................... 48
Gráfica 4-5: Distribución de valores para la pregunta 5 ..................................................... 49
Gráfica 4-6: Distribución de valores para la pregunta 6 ..................................................... 50
Gráfica 4-7: Distribución de valores para la pregunta 7 .................................................... 52
Gráfica 4-8: Distribución de valores para la pregunta 8 ..................................................... 53
Gráfica 4-9: Distribución de valores para la pregunta 9 ..................................................... 54
Gráfica 4-10: Distribución de valores para la pregunta 10 ................................................. 54
Gráfica 4-11: Distribución de valores para la pregunta 11 ................................................. 55
Gráfica 4-12: Distribución de valores para la pregunta 12 ................................................. 55
Gráfica 4-13: Comparación de resultados Pre Test y Post Test. Pregunta 7 .................... 66
Gráfica 4-14: Comparación de resultados Pre Test y Post Test. Pregunta 8 .................... 67
Gráfica 4-15: Comparación de resultados Pre Test y Post Test. Pregunta 9 .................... 68
Gráfica 4-16: Comparación de resultados Pre Test y Post Test.Pregunta 10 ................... 68
Gráfica 4-17: Comparación de resultados Pre Test y Post Test. Pregunta 11 .................. 69
Gráfica 4-18: Comparación de resultados Pre Test y Post Test. Pregunta 12 .................. 70
7
INTRODUCCIÓN
Uno de los problemas que se presentan en la enseñanza de la química orgánica es el
desinterés por parte de los estudiantes, ya que ellos consideran la química como una
materia poco útil, por esta razón, para algunos de ellos no está dentro de su proyecto de
vida estudiar una carrera relacionada con la química.
Por un lado, los estudiantes señalan que la enseñanza de la química está
descontextualizada y que los métodos utilizados por los profesores son aburridos, poco
participativos y con escasas prácticas de laboratorio, además los conceptos quimicos son
considerados difíciles, porque presentan una gran acumulación de información abstracta y
compleja, en donde se deben también conocer y dominar un lenguaje y simbología
(Nakamatsu , 2012 ). Esto es una preocupación de los docentes de química, los cuales
deben buscar la forma de fomentar ambientes de aprendizaje que involucre a los alumnos
en la búsqueda y elaboración del conocimiento, mediante las estrategias apropiadas, que
los conduzcan al alcance de competencias académicas y científicas ( Identificar, indagar y
explicar).
Las competencias en ciencias se deben desarrollar de manera que el estudiante vaya
avanzando gradualmente en el conocimiento, utilizando la observación de fenómenos que
ocurren a su alrededor. De esta manera el estudiante aprenderá a interactuar de manera
lógica, aplicando dichas competencias como la indagación, en donde el estudiante plantea
preguntas y procedimientos adecuados para seleccionar, organizar e interpretar
información y dar respuesta a sus preguntas con la explicación (Baquero & Reyes, 2007).
Por lo anterior, las competencias académicas y científicas que un estudiante adquiere
durante su etapa escolar deben estar mediadas, según el Ministerio de Educación Nacional
(en adelante MEN), mediante procesos adecuados de aprendizaje que lo lleven a
comprender los fenómenos naturales por medio de la construcción de conceptos y modelos
científicos. Por tanto, el reto de los docentes de ciencias naturales es diseñar estrategias
que ayuden al estudiante a desarrollar dichas competencias mediadas por procesos de
reflexión acerca de los objetivos, contenidos, metodología y evaluación, con el fin de que
el estudiante consiga un aprendizaje significativo, que le resulte participativo, interesante,
contextualizado, etc.
8
Así la química orgánica permite guiar la elaboración de conceptos científicos en torno a
las biomoléculas, principios activos y aceites esenciales presentes en los alimentos,
medicamentos y plantas, a partir de la construcción de modelos, ya que estos promueven
estrategias que ayudan a los estudiantes a desarrollar una comprensión más coherente,
flexible y crítica sobre el conocimiento científico. Particularmente, los estándares básicos
de competencias en ciencias naturales del MEN indican que los estudiantes de grado
undécimo deben relacionar la estructura del carbono con la formación de moléculas
orgánicas y sus grupos funcionales (MEN, 2009). En ese sentido, la elaboración de
modelos científicos es la estrategia metodológica que tiene como intención involucrar el
conocimiento común1 del estudiante para luego transformarlo en conocimiento científico2.
Por tanto, se genera un interés por el aprendizaje de las ciencias y el desarrollo del
pensamiento científico que lleva al estudiante a interpretar la información, construir
modelos mentales que expliquen el fenómeno y realizar analogías mediante la predicción
y establecimiento de hipótesis.
Teniendo en cuenta lo anterior, se diseñó una unidad didáctica para la enseñanza de los
grupos funcionales oxigenados. Con los estudiantes de grado undécimo del colegio San
Juan de Ávila, donde se propone realizar una extracción y caracterización cualitativa de
los compuestos orgánicos, presentes en los productos excretados por la planta de Aloe
vera (aloína y mucílago). Esta planta es utilizada en la actualidad en la fabricación de
cosméticos y bebidas. Además, por ser muy común, contribuye con el propósito de que el
estudiante relacione la química orgánica con algunos elementos de su entorno. Ya que la
planta de sábila (Aloe vera ), en su hoja, presenta diversos componentes como vitaminas,
minerales, enzimas, además, en su composición química el Aloe vera presenta
constituyentes fenólicos clasificados principalmente en dos grupos: cromonas (aloensina)
y antraquinonas (aloína), siendo ésta última la responsable de la actividad laxante del
Aloe, así como uno de los compuestos destacados en el gel de Aloe o mucílago, al que
se le atribuyen las propiedades antibióticas, astringentes, agente coagulante, inhibidor del
dolor, cicatrizante y estimulante del crecimiento (Ferraro, 2009). Por tal razón, se hace
pertinente una revisión bibliográfica de trabajos que traten sobre la utilización de las plantas
1 Saber común: presenta explicaciones a ciertos hechos, pero dichas explicaciones carecen de
pruebas que permitan vincularlas con la realidad, y con otros hechos como parte de un todo (Nava, 1986). 2 Conocimiento científico: está representado a través de explicaciones sistemáticas y controlables, obtenidas metódicamente, con pretensiones de validez universal y con el rigor que establece el proceso de la investigación científica (Nava, 1986).
9
para la enseñanza de las funciones orgánicas con el fin de seleccionar aquellos que
puedan aportar al proceso de construcción de la presente tesis.
En el primero trabajo se encontró una propuesta de diseño de herramientas para la
enseñanza de la química orgánica, cuyo objetivo fue el diseño de un Objeto Virtual de
Aprendizaje (OVA) para el conocimiento del compuesto orgánico mentol, un terpeno
presente en la planta: yerbabuena. Dicho OVA establece relaciones entre los conceptos
de aceite esencial, compuesto orgánico mentol, metabolismo secundario, planta aromática
medicinal “yerbabuena” y aplicaciones del mentol, que se representan a través de
imágenes, video, lectura, preguntas, y que son cotidianos para el estudiante. Dentro de
sus conclusiones se resalta el interés de los estudiantes y la adquisición de conocimientos,
además de la utilidad de las herramientas tecnológicas dentro del aula (Negrete, 2012).
El segundo señala la importancia de la enseñanza de la química orgánica, basado en las
ideas previas, metacognición y transposición de didáctica, tomando como factores
relevantes la modelización a través de actividades experimentales de carácter
comprensivo – analítico en donde las plantas medicinales son el instrumento estratégico.
Esta estrategia favorece la calidad del aprendizaje científico con base en un modelo de
ciencia y de enseñanza que integra el contenido determinado con una estrategia de
evaluación basada en la metacognición (Martínez, et al, 2006).
En el tercer trabajo se realizó una estrategia didáctica experimental para la enseñanza de
grupos funcionales orgánicos, a partir de la extracción de principios activos presentes en
el aceite esencial de la especie Lippia alba (Alivia-dolor), planta que se utiliza en el
Resguardo Indígena Kankuamo para sanar diferentes dolencias; la implementación de la
secuencia didáctica , articulada con la estrategia de trabajo por proyectos pedagógicos
productivos, permitió comprender los conceptos de los grupos funcionales, así como la
identificación de las estructuras de las moléculas y la relación con las plantas medicinales
(Triana, 2016).
El cuarto trabajo es el programa de formación y acompañamiento de docentes que es
orientado por la Universidad De Los Andes, llamado Pequeños científicos. Este programa
se orienta hacia la generación de estrategias didácticas como la indagación y la resolución
de problemas en la enseñanza de las ciencias, la tecnologia y las matemáticas, donde el
estudiante esta involucrado activamente y el docente desempeña un papel de facilitador.
El educando aprende habilidades como: la observación, la experimentación, el uso del
10
pensamiento científico y crítico para desarrollar la comprensión de la ciencia. El proyecto
apoya el proceso de aprendizaje con la estrategia didáctica del trabajo cooperativo, ya que
el desarrollo científico no se presenta de manera aislada, de tal manera que en el aula se
desarrollan redes y equipos de trabajo donde se asumen de manera conjunta los retos del
desarrollo científico, con el fin de validar el conocimiento y el proceso de aprendizaje. Para
esto cada estudiante asume un rol en el grupo de trabajo fomentando así las
responsabilidades tanto individuales como grupales en busca de un obetivo común,
además se llega a discusiones y toma de desiciones dentro del grupo de trabajo (Gomez,
2014).
En resumen de los cuatro trabajos se evidencia que para la enseñanza de las ciencias se
deben aplicar diferentes estrategias que involucren al docente como ente dinamizador,
siguiendo el currículo y los estándares propuestos por el MEN. Por tanto, se deben generar
estrategias desde el uso de herramientas prácticas, sencillas y eficaces para optimizar el
proceso de enseñanza-aprendizaje de la química orgánica involucrando el contexto del
estudiante, permitiéndole así aproximarse al conocimiento científico desde actividades
prácticas que le faciliten llegar a desarrollar el pensamiento científico. En este sentido
¿Cómo puede ser una unidad didáctica que permita comprender los grupos funcionales
orgánicos oxigenados mediante el estudio de la planta aloe vera barbadensis miller, bajo
el enfoque del aprendizaje colaborativo?
El trabajo se desarrolla en cuatro capítulos: en el primero se presentan los objetivos de la
investigación. En el segundo capítulo se realiza una revisión bibliografica enfocada en el
marco epistemológico, en el que se hace un breve recorrido por el desarrollo de la química
orgánica y los principales personajes que permitieron desarrollar esta rama de la química,
además se incluyen algunos eventos de la historia donde la humanidad ha utilizado la
planta de sábila para diferentes usos y aplicaciones, también se desarrollá el marco teórico,
que hace referencia a las bases teoricas que fundamentan y argumentan el proyecto con
base al planteamiento de problema. En el tercer capítulo se presenta la metodología, en la
cual se describen los participantes, los instrumentos y los procedimientos que se utilizaron
para lograr los objetivos de esta investigación. Finalmente, en el cuarto capítulo se
presentan los resultados de la aplicación de la unidad didáctica, que se desarrolla en el
Colegio San Juan de Ávila con los 30 estudiantes de grado undécimo.
11
CAPÍTULO 1
1.1. OBJETIVOS
1.1.1. GENERAL
Diseñar una unidad didáctica para la enseñanza de grupos funcionales orgánicos
oxigenados a partir de los producto (aloína y mucílago), obtenidos de la planta Aloe
vera Barbadensis miller, teniendo en cuenta la estrategia del aprendizaje
colaborativo.
1.1.2. ESPECÍFICOS
Identificar los saberes previos sobre funciones orgánicas oxigenadas, evidenciando
saberes y creencias de los estudiantes sobre las propiedades farmacológicas de la
planta Aloe vera Barbadensis miller
Establecer la estructura y el contenido de la unidad didáctica.
Validar la unidad didáctica.
12
CAPÍTULO 2: MARCO REFERENCIAL
2.1. MARCO HISTÓRICO Y EPISTEMOLÓGICO
2.1.1. DESARROLLO HISTÓRICO DE LA QUÍMICA ORGÁNICA
El hombre tuvo los primeros contactos con la ciencia desde el descubrimiento del fuego,
con el cual cocinó sus alimentos, moldeó herramientas y preparó las primeras pociones
medicinales extrayendo de las plantas compuestos que curaban enfermedades. Los
hallazgos continuaron cuando el hombre se da cuenta que algunas sustancias pueden ser
utilizadas como combustibles, por ejemplo, las grasas, los materiales vegetales, madera,
entre otras, junto a otro tipo de sustancias que no son útiles para la combustión como: la
arena o el agua. A partir de esto, reconoce que la materia se puede clasificar en dos grupos:
las que provienen de los seres vivos y las que tienen origen en materiales inertes.
En el siglo XVIII, Berzelius propuso que los materiales originados de seres vivos se llamaran
orgánicos (Asimov, 1999) y los que no cumplieran con estas características eran sustancias
inorgánicas. Berzelius pensaba que los compuestos orgánicos tenían origen en los
materiales vivos como las plantas y animales, se creía que estos productos poseían una
especie de “fuerza vital” que constituía la diferencia con los compuestos inorgánicos; por
muchos años a esto se le conoció como la teoría vitalista (Asimov, 1999).
En 1828, el químico alemán Friedrich Wöhler, discípulo de Berzelius, se interesó en el
estudio de cianuros y compuestos afines. Wöhle calentó cianato de amonio y encontró que
éste compuesto formaba cristales parecidos a los de la urea (figura 2-1), y al realizar
diferentes pruebas comprobó que era verdaderamente urea. La urea es el principal residuo
nitrogenado del cuerpo de los mamíferos, se encuentra en la orina y es completamente
orgánico. Wöhler había formado un compuesto orgánico de uno inorgánico, lo que
constituyó un golpe contra el concepto de “vitalismo” (Asimov, 1999). Aunque se
presentaron falencias en el descubrimiento, éste contribuyó a cambiar la teoría vitalista.
13
El trabajo de Whöler fue comprobado por uno de sus estudiantes, Adolph Wilhelm Hermann
Kolbe en 1845, quien además realizó la síntesis de ácido acético a partir de disulfuro de
carbono. El ácido acético era considerado una sustancia totalmente orgánica y Kolbe había
logrado obtenerla a partir de productos inorgánicos y, para que no quedara duda, logró una
segunda síntesis del ácido acético a partir de los constituyentes primarios: carbono, oxígeno
e hidrógeno, este proceso se conoció como la síntesis total del ácido acético (Cubillos, et
al, 1989). Frente a este nuevo hecho científico se confirma la caída de la teoría vitalista y el
surgimiento de una química moderna basada en los compuestos formados de carbono,
conocida como química orgánica. Kolbe, también realizó más contribuciones junto con
Edward Frankland y encontró, que era posible la síntesis de nitrilos y que su hidrólisis
producía los ácidos correspondientes, pronosticó la existencia de alcoholes secundarios y
terciarios, sintetizó parafinas a partir de la electrólisis de las sales y obtuvo el ácido salicílico
en un proceso que recibió el nombre de la reacción de Kolbe-Schmitt.
Para 1845, August Wihelm von Hofmann realizó la primera investigación sobre el alquitrán
de hulla ,que le permitió desarrollar un método de obtención del benceno, del tolueno, de
la anilina y su conversión en nitrocompuestos y aminas; el método de conversión de las
amidas a aminas recibe el nombre de reacción de Hofmann. La aplicación de su trabajo a
la obtención de tintes artificiales constituyó la base de una nueva industria ( León, 2017).
El químico francés Pierre Eugéne Marcelin Berthelot, durante la década de 1850, efectuó
la síntesis de grasas a partir de glicerina y ácidos grasos, la síntesis del metano a partir de
compuestos totalmente inorgánicos como el ácido sulfhídrico y el sulfuro de carbono, así
mismo, la obtención del benceno a partir del acetileno y otras sustancias como el alcohol
metilico, el etilico y el ácido fórmico. También estudió los alcoholes y la fermentación
descubriendo la catálisis de la hidrólisis de los estéres (Cubillos, et al, 1989).
Figura 2-1 Reacción de cianato de amonio a urea. Fuente http://www.monografias.com/trabajos85/unidades-quimica-organica/unidades-quimica-
organica.shtml
14
En 1858, Friedrich August Kekulé propuso la teoría estructural que se basaba en la
tetravalencia del átomo de carbono. Esta teoría sobre la estructura de los átomos de
carbono permitió que se comprendieran mejor las moléculas orgánicas y sus reacciones,
facilitando las investigaciones sobre la síntesis química y la producción de los compuestos
orgánicos, además proponen la estructura del benceno como una molécula cíclica (figura
2-2), con tres enlaces dobles alternados con enlaces simples. La teoría de Kekulé permitió
explicar el fenómeno de la isomería, donde dos compuestos tienen la misma fórmula
molecular pero diferente estructura y la presencia de diferentes propiedades físicas y/o
químicas (Autino, 2013).
2.1.2. HISTORIA DE LA PLANTA DE SÁBILA
El aloe se ha utilizado a lo largo de la historia de la humanidad. Es muy probable que los
primeros hombres hayan empezado a utilizar los elementos que obtenían de la naturaleza,
por este motivo se encuentran evidencias en diferentes civilizaciones de su uso. La planta
de aloe se ha utilizado por los romanos, los griegos, los hindúes, los árabes y otros pueblos
con climas cálidos. En la actualidad, se sigue usando el Aloe tanto en el tratamiento de
enfermedades como en la fabricación de productos cosméticos.
Se cree que el nombre de la planta tal como la conocemos hoy es de origen árabe y hace
mención a su sabor amargo (aloe, alloeh, significa "amargo" en árabe), mientras que la
palabra vera tiene su origen en latín y quiere decir “verdad” (Vega et al 2005).
El uso medicinal de aloe fue mencionado hace más de 4.000 años en una colección de
tablillas de arcilla sumerias fechadas en el 2100 a.C. Se sabe que era utilizada como un
laxante en el 1552 a.C. y tal parece que las reinas egipcias Nefertiti (1353 a.C.) y Cleopatra
VII (69-30 a.C.) lo utilizaban como parte de sus regímenes de belleza y en medicamentos.
Figura 2-2 Estructura cíclica del benceno. Fuente https://www.dreamstime.com/stock-illustration-benzene-structure-vector-illustration-image45897445
15
Se cree que Alejandro Magno en el año 333 a.C. fue persuadido por su mentor Aristóteles
para capturar la Isla de Socotra, en el Océano Índico, por sus famosos suministros de aloe,
necesarios para tratar a sus soldados heridos.
Dioscórides, en el siglo I de nuestra era, hacía referencia a las virtudes del aloe,
mencionaba sus usos terapéuticos que podían ser por vía interna en los casos de insomnio,
constipación, cefaleas y gastritis, o por vía externa en casos de alopecia, encías
sangrantes, quemaduras y manchas solares.
Hasta 1200 en toda Europa, la planta de aloe y la savia seca eran ampliamente aceptadas
como agentes curativos. Entre 1300 y 1500, el aloe procesado (savia seca) se usaba en la
medicina inglesa como tratamiento para las heridas y enfermedades de la piel (Segung,
2006).
En el siglo XIII, Marco Polo constató el uso que le concedían los chinos a esta planta. Según
narran algunos botánicos, el aloe fue llevado precisamente desde China (aloe sinensis) al
África. En el siglo XV fue muy cultivado en Andalucía durante el reinado de los Reyes
Católicos, como parte de la herencia dejada por los árabes. Posteriormente, fue llevado
desde África a Barbados en 1590 (de donde provendría su nombre científico aloe
barbadensis o vera) y de allí a Curazao en 1817 (Canevaro, 2004).
El acíbar obtenido de las hojas fue tomando el nombre geográfico de la zona donde era
cultivado: acíbar de Barbados, del Cabo de Curazao. De acuerdo con unos registros
pertenecientes a la East India Company, correspondientes al siglo XVIII, se supone que la
totalidad de aloe que existía en la India fue comprado al rey de Socotra, de allí fue llevado
a Bombay y luego exportado a Europa. Finalmente, en 1932 en Gran Bretaña la declaran
droga oficinal, siendo también aceptada en varias farmacopeas. Además, es declarada
como especie protegida por una ley norteamericana dictada en Washington, el 3 de marzo
de 1973, la cual favoreció la expansión de cultivos con plantas medicinales a nivel mundial,
esta ley permitió a su vez el fortalecimiento de la botánica. Actualmente, se promueven
investigaciones científicas que confirmen la eficiencia del aloe vera sobre diferentes
enfermedades (Vega, et al 2005).
Los españoles llevaron el aloe al continente Americano durante la conquista. En España, a
lo largo de la ribera del Mediterráneo, el aloe era el elemento esencial de la medicina
16
popular, hasta que su uso generalizado en la farmacia moderna lo dejó en el olvido como
sucedió con la mayoría de plantas medicinales (Vega, et al 2005).
2.2. MARCO TEÓRICO
2.2.1. QUÍMICA ORGÁNICA
La química orgánica estudia las estructuras, propiedades y reacciones de los compuestos
del carbono. Se considera el área más interesante de la química debido a que estudia el
carbono constituyente fundamental de los seres vivos (Chang, 2009). Los átomos de
carbono tienen la capacidad de unirse entre sí y formar largas cadenas lineales o cíclicas,
además, puede realizar enlaces con otros elementos como: hidrógeno, flúor, cloro, bromo,
yodo, oxígeno, nitrógeno, azufre, fósforo, entre otros.
La variedad de los compuestos orgánicos naturales existentes es infinita, dado que el átomo
de carbono tiene la capacidad de formar hasta cuatro enlaces (tetravalente) de tipo
covalente, los cuales pueden ser sencillos, dobles o triples. Además, puede enlazarse con
elementos como hidrógeno, oxígeno, nitrógeno, azufre, flúor, cloro, bromo, y yodo,
permitiendo la formación de cadenas de diferentes longitudes, desde un átomo de carbono
hasta miles; con arquitecturas moleculares tales como linéales, ramificadas o, incluso
cíclicas.
La importancia de los compuestos de carbono en la vida cotidiana es amplia, muchos de
ellos son componentes esenciales de la materia viva, en la que desempeñan distintas
funciones de reserva energética, material estructural, transmisión de la información genética,
etc. Otros compuestos, tanto naturales como sintéticos, son de uso común en la vida diaria,
entre ellos se encuentran combustibles, medicamentos, plásticos, papel, jabones,
detergentes, fibras textiles, cosméticos, entre otros (Mejia , 2015).
2.2.2. GRUPOS FUNCIONALES ORGÁNICOS
Los compuestos orgánicos se pueden clasificar en grupos o funciones químicas, que
comparten ciertas características estructurales y un comportamiento físico-químico
particular. Un grupo funcional es un grupo de átomos unidos de forma característica, a la
cual la molécula debe sus propiedades químicas fundamentales, la existencia de estos
17
grupos introducen en la molécula un punto de especial reactividad, permite clasificar los
compuestos orgánicos agrupados en una misma familia (Mejia , 2015).
En la (tabla 2-1) se muestran los grupos funcionales más importantes junto con su
estructura general y un ejemplo.
Tomado de (Mejia , 2015)
Se puede decir que las familias de los grupos funcionales orgánicos se encuentran
clasificados en tres grupos como lo son: los hidrocarburos, los compuestos oxigenados y
los que presentan el elemento nitrógeno dentro de la molécula. En la (figura 2-3) se muestra
de forma detallada esta clasificación.
Tabla 2-1 Grupos funcionales orgánicos
18
Los hidrocarburos son los compuestos orgánicos más sencillos, pues se componen
principalmente de carbono e hidrógeno, se cuenta con hidrocarburos de cadena larga
simples o con ramificaciones (figura 2-4), de cadena cerrada a manera de anillo (figura 2-
5) y combinaciones de los anteriores (Mondragon, 2010).
Los compuestos nitrogenados como aminas y nitrilos, se caracterizan porque contienen
nitrógeno, además de carbono e hidrógeno. En la naturaleza se encuentran formando parte
de los seres vivos, en proteínas, alcaloides, vitaminas y hormonas. Industrialmente son
importantes en la elaboración de colorantes (Mondragón et al, 2010).
En la figura 2-6 se muestran algunas aminas alifáticas y aminas aromáticas las cuales se
pueden clasificar teniendo en cuenta el número de átomos de hidrógeno que se han
sustituido en el amoniaco, como aminas primarias, secundarias y terciarias.
Figura 2-3 Clasificación de los compuestos orgánicos teniendo en cuenta los elementos presentes en la molécula (Mondragon et al, 2010).
Figura 2-4 Hidrocarburos de cadena abierta (Mejia, 2015)
Figura 2-5 Hidrocarburo de cadena
cerrada (Mejia , 2015)
19
Las funciones orgánicas oxigenadas están compuestas por carbono e hidrógeno y se suma
un tercer elemento que es el oxígeno, el cual posee seis electrones en su último nivel y por
lo tanto le debe compartir un par de éstos para alcanzar una configuración más estable,
dando así cumplimiento con la ley del octeto. La manera como el oxígeno comparte los
electrones con el carbono y el hidrógeno determina la clase de compuesto formado. Así por
ejemplo, si el oxígeno comparte uno de sus electrones con el hidrógeno se forma un alcohol
o un fenol, dependiendo del tipo de radical orgánico unido al grupo funcional (Mondragón,
2010).
En la (tabla 2-2) se encuentran relacionados los grupos funcionales oxigenados, en la que
se evidencia la estructura general, la fórmula, un ejemplo y su nomenclatura.
Figura 2-6 Aminas alifáticas y aromáticas
20
Tabla 2-2 Grupos funcionales oxigenados
Tomado de https://www.slideshare.net/DanielCamacho18/tabla-de-grupos-funcionales-orgnicos-oxigenados
Los alcoholes son derivados de hidrocarburos en los que uno o más hidrógenos de la
cadena han sido reemplazados por un grupo funcional hidroxilo o alcohol: OH. El enlace
O—H es polar, por tanto, los alcoholes son mucho más solubles que los hidrocarburos en
disolventes polares como el agua. El grupo funcional OH participa además en la formación
de puentes de hidrógeno. En consecuencia, los alcoholes tienen puntos de ebullición mucho
más altos que los alcanos correspondientes (Brown et al, 2004). Los alcoholes se sintetizan
a partir de una gran variedad de métodos y el grupo hidroxilo se puede transformar en la
mayoría del resto de grupos funcionales. Por estas razones, los alcoholes son intermedios
sintéticos versátiles.
Los alcoholes se clasifican de acuerdo con el tipo de átomo de carbono al que está enlazado
el grupo -OH. Si este átomo de carbono es primario, el compuesto es un alcohol primario.
Un alcohol secundario tiene el grupo -OH enlazado a un átomo de carbono secundario y un
alcohol terciario tiene el grupo -OH enlazado a un carbono terciario (figura 2-7). Los
compuestos que tienen un grupo hidroxilo enlazado directamente a un anillo aromático se
21
denominan fenoles. Éstos compuestos tienen muchas propiedades similares a las de los
alcoholes, pero algunas propiedades derivan de su carácter aromático (Wade, 2014).
Figura 2-7 Clasificación de los alcoholes según la posición del hidroxilo (OH). Fuente de https://quimicade5to.wikispaces.com/Compuestos+II?responseToken=02f53601d5d863aaec
b8368913fbdb22a
El grupo carbonilo, C=O, es el grupo funcional de los aldehídos y de las cetonas. Una cetona
tiene dos grupos alquilo enlazados al grupo carbonilo. Un aldehído tiene un grupo alquilo y
un átomo de hidrógeno enlazados al grupo carbonilo. Para nombrar las cetonas
normalmente se añade el sufijo -ona, y para nombrar los aldehídos el sufijo -al o el sufijo -
aldehído.
La polarización del grupo carbonilo genera atracciones dipolo-dipolo entre las moléculas de
las cetonas y de los aldehídos, lo que hace que los puntos de ebullición sean más altos que
los de los hidrocarburos y éteres de masas moleculares similares. Las cetonas y los
aldehídos no tienen enlaces O-H, N-H, por lo que sus moléculas no forman enlaces de
hidrógeno entre ellas y, por lo tanto, sus puntos de ebullición son más bajos que los de los
alcoholes de masas moleculares similares (Wade, 2014).
La combinación de un grupo carbonilo y un grupo hidroxilo en el mismo átomo de carbono
se denomina grupo carboxilo. Los compuestos que contienen el grupo carboxilo tienen
carácter ácido y se denominan ácidos carboxílicos. Estos se clasifican de acuerdo con el
sustituyente enlazado al grupo carboxilo. Un ácido alifático tiene un grupo alquilo enlazado
al grupo carboxilo, mientras que un ácido aromático tiene un grupo arilo (figura 2-8). El ácido
22
más simple es el ácido fórmico, con un protón enlazado al grupo carboxilo. Los ácidos
grasos son ácidos alifáticos de cadena larga, que se obtienen por hidrólisis de las grasas y
los aceites (Wade, 2014).
Figura 2-8 Estructura de Ácidos carboxílicos alifáticos y aromáticos.
Los carbohidratos son una clase importante de sustancias de origen natural que están
presentes en la materia tanto vegetal como animal, estas moléculas no son en realidad
hidratos de carbono, sino aldehídos y cetonas polihidroxilados. La glucosa es un azúcar
aldehídico de seis carbonos, en tanto que la fructosa, el azúcar que está presente en
muchos frutos, es un azúcar cetónico de seis carbonos (figura 2-9) (Brown et al, 2004).
Figura 2-9 Estructuras lineales de la glucosa y de la fructosa (Brown et al, 2004).
La glucosa, que tiene grupos funcionales alcohol y aldehído, así como un esqueleto
razonablemente largo y flexible, reacciona consigo misma para formar una estructura cíclica
(figura 2-10) (Brown et al, 2004).
23
Figura 2-10 Ciclación de la glucosa (Brown et al, 2004).
Los carbohidratos se pueden clasificar en: monosacáridos, disacáridos y polisacáridos. Los
monosacáridos o azúcares simples son carbohidratos que no se pueden hidrolizar a
compuestos más simples. Un disacárido es un azúcar que se puede hidrolizar y dar lugar a
dos monosacáridos. Un ejemplo es la sacarosa que se puede hidrolizar dando una molécula
de glucosa y una molécula de fructosa (figura 2-11). Los monosacáridos y disacáridos son
muy solubles en agua, la mayoría tiene el sabor dulce que se asocia a los azúcares.
Figura 2-11 Sacarosa disacárido formado por una unidad de glucosa y una de fructuosa (Brown et al, 2004).
Los polisacáridos son carbohidratos que se pueden hidrolizar dando muchas unidades de
monosacáridos. Los polisacáridos son polímeros naturales de los carbohidratos. Dentro de
los polisacáridos se encuentra el almidón (figura 2-12) y la celulosa polímeros de la glucosa
(Wade, 2014).
24
Figura 2-12 Estructura de una molécula de Almidón (Brown et al, 2004).
2.2.2. LA SÁBILA
La sábila Aloe vera Barbadensis miller (figura 2-13) ha adquirido gran importancia comercial
en los últimos años debido al amplio uso que tiene en la elaboración de productos
medicinales, alimenticios y cosmetológicos. Lo que ha provocado una gran demanda de
esta planta, convirtiéndose así en un cultivo con grandes perspectivas para su
comercialización.
Figura 2-13 Planta de Aloe Barbadensis Miller Fuente: http://www.aloe-vera.es/aloe-vera
2.2.2.1. ORIGEN, TAXONOMÍA Y DESCRIPCIÓN BOTÁNICA DE LA SÁBILA
El Genero Aloe tiene origen en Sudáfrica y fue introducido por los españoles en diferentes
lugares de América. Su hábitat típico son las zonas áridas y desérticas. El Aloe vera es una
25
planta con alrededor de 360 especies diferentes, pertenece a la familia de las asfodeláceas
o liláceas, la clasificación botánica se presenta en la tabla 2-3, posee hojas perennes en
forma de roseta. Su tamaño puede alcanzar desde unos cuantos centímetros hasta los 50
cm (Dominguez,et al , 2012)
La planta de Aloe vera se compone de raíz, tallo, hojas y flores en época de floración. Las
hojas crecen alrededor del tallo a nivel del suelo en forma de roseta, desde el centro hacia
arriba crece el tallo, que al florecer forma densos racimos de flores tubulares amarillas o
rojas (Reynolds, 2004). Las hojas tienen formas lanceoladas y dentadas con puntas que le
sirven de protección a la planta. La hoja está formada por la corteza, la cual está cubierta
de una membrana delgada. La corteza representa aproximadamente del 20 al 30% del peso
de toda la planta, esta estructura es de color El parénquima, conocido comúnmente como
pulpa o gel, se localiza en la parte central de la hoja y representa del 65 al 80 % del peso
total de la planta (Domínguez et al, 2012). Entre la corteza y la pulpa, ocupando toda la
superficie interna de la hoja, se encuentran los conductos de aloína que son una serie de
canales longitudinales de pocos milímetros de diámetro por donde circula la savia de la
planta, conocida como acíbar. El acíbar se puede obtener dejando fluir el líquido de los
conductos, dicha sustancia tiene usos farmacéuticos como laxante. Esta sustancia presenta
un alto contenido de aloína, la cual es una antraquinona (Reynolds, 2004).
Tabla 2-3 Clasificación botánica del Aloe vera
REINO Plantae
SUB-REINO Tracheobionta (Plantas vasculares)
DIVISIÓN Magnoliophyta o Angioespermae
CLASE Liliopsida o Monocotyledoneae
SUB- CLASE Liliidae
ORDEN Asparagale
FAMILIA Aloaceae
GENERO Aloe
ESPECIE Vera
(ITIS, 2016)
26
2.2.2.2. ESTRUCTURA DE LA HOJA DE ALOE VERA.
La planta tiene hojas carnudas triangulares con bordes dentados. En un corte transversal
de una hoja (figura 2-14), se pueden distinguir claramente la capa exterior o corteza y el
cuerpo interior o tejido esponjoso, separadas ambas por una fina capa intermedia formada
por vainas vasculares de minúsculo tamaño. La corteza, está formada por células
epidérmicas, resistentes y flexibles, separadas por estomas que permiten el intercambio
líquido y gaseoso con el exterior. Las vainas vasculares endodérmicas de la capa
intermedia están formadas por haces de células poligonales ricas en aloína (Morales ,
2006). El centro de la hoja contiene células delgadas en las paredes del parénquima que
producen un líquido claro ligeramente viscoso (mucilaginoso) conocido como el gel de Aloe.
Su función principal es el almacenamiento de agua, carbohidratos y minerales que la planta
usa como energía (Hernández et al, 2011).
2.2.2.3. ACCIÓN FARMACOLÓGICA
En la actualidad se usan productos preparados a partir de las hojas de sábila, que pueden
ser usados como antibacterianos, antiinflamatorios, antioxidantes, antiséptico entre otros.
Además, la sábila se caracteriza por tener propiedades regeneradoras de las células. El
Figura 2-14 Estructura y corte transversal de la hoja de Aloe vera.a. Capa externa o corteza, b. Vainas Vasculares c. Centro de la hoja.
Fuente: Taringa.net. Aloe vera – Planta Medicinal
27
efecto curativo de los productos derivados del Aloe vera se debe a su capacidad para evitar
las lesiones en los tejidos epiteliales (capa de piel) y promover la cicatrización de los tejidos
lesionados. Existen productos de aloe vera tales como: tabletas, suplementos alimenticios
y jugos que son útiles para las irritaciones del tracto digestivo como la colitis, las úlceras
pépticas e irritaciones del tracto digestivo, igualmente para el funcionamiento de los
riñones, el hígado y la vesícula biliar (Mulu et al., 2015).
2.2.2.4. COMPOSICIÓN QUÍMICA DE LA HOJA DE ALOE VERA
La hoja de sábila tiene más de 200 constituyentes producidos en la corteza exterior, 75 de
estos tienen actividad biológica. Entre los constituyentes de la hoja de aloe se encuentran
algunos monosacáridos y polisacáridos como: la glucosa, manosa, galactosa, xilosa,
arabinosa, ácidos como el glucurónico, cítrico, succínico y málico. Enzimas tales como:
oxidasa, celulasa, catalasa, amilasa, entre otros. Se reportan también algunos azúcares,
principalmente glucosa, así como estimuladores biogénicos, saponinas, minerales como el
magnesio, lactato y algunas vitaminas (Calzada,et al, 2003). A continuación se realiza una
descripción detallada de algunos de estos componentes:
SAPONINAS: son glicósidos de esteroides o de triterpenoides, llamadas así por sus
propiedades como agentes limpiadores, purificadores y antisépticos. Cada molécula está
constituida por un elemento soluble en lípidos (el esteroide o el triterpenoide) y un elemento
soluble en agua (el azúcar), las plantas contienen saponinas muy diversas, entre ellas la
acacia, la saponaria o jabonera, el castaño de Indias y muchas otras (Arthenon, 1998).
Las saponinas se han utilizado como agentes limpiadores y, sobre todo, como espumantes,
en especial en líquidos de extinción de incendios. La hidrólisis de las saponinas, inducida
por ácidos o enzimas, produce azúcares (con frecuencia, glucosa) y la sapogenina, que
puede ser de tipo triterpénico o esteroidal. Ciertos azúcares y saponinas son materias
primas utilizadas en la síntesis de hormonas esteroides. Estas sustancias jabonosas forman
el 3% del gel y son en general limpiadoras, teniendo propiedades antisépticas (Gampel,
2002).
MINERALES: se encuentran en la planta el potasio, el calcio, el magnesio, el manganeso,
el cobre, el zinc, el hierro y el cromo. El lactato de magnesio inhibe la descarboxilación de
la histidina y previene la formación de la histamina del aminoácido histidina. La histamina
es liberada en muchas reacciones alérgicas causando intensa picazón y dolor. La
28
prevención de su formación podría explicar el efecto antiprurítico del Aloe vera (Arthenon,
1998).
VITAMINAS: el Aloe vera contiene algunas vitaminas hidrosolubles (Ver tabla 2-4) como:
tiamina (B1), riboflavina (B2), niacina (B3), ácido fólico (B9) y ácido ascórbico (vitamina C);
y entre las vitaminas liposolubles se encuentra la A y E. Algunas investigaciones sugieren
que también presenta trazas de vitamina (B12) (Vega, et al, 2005).
Tabla 2-4 Vitaminas Hidrosolubles del Aloe Vera
VITAMINA
FUNCIÓN ESTRUCTURA
B1
Tiamina
Coenzima que interviene en las reacciones de transferencia de
grupos aldehídos de dos carbonos
B2
Rivoflavina
Constituyente de las coenzimas FMN y FAD que intervienen en el
metabolismo energético como transportadores de H+ y electrones
B3
Niacina
Forma parte de las coenzimas NAD y NADP en las transferencias
de H+ y electrones en metabolismos energéticos
B9
Ácido Fólico
Coenzima que interviene en el metabolismo de ácidos nucleicos
29
B12
Cobalamina
Forma parte de una coenzima necesaria para el metabolismo de proteínas y de ácidos nucleicos
C
Ácido Ascórbico
Antioxidante
Modificado de (Bucker & Morris, 2008)
ALOÍNA: es el principal componente del acíbar que la planta de Aloe vera secreta como
defensa para alejar a posibles depredadores por su olor y sabor desagradable. Es un líquido
de color amarillo limón a amarillo oscuro, es un glicosido antraquinonico que le proporciona
las propiedades laxantes al acíbar y se utiliza en preparados farmaceuticos(Saveedra , et
al, 2012).
Figura 2-15 Fórmula estructural de la aloína. Fuente
http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/inhrr/v43n1/art05f1.jpg
30
La aloína (figura 2-15) se caracteriza por la presencia de compuestos fenólicos de gran
poder antioxidante, que son generalmente clasificados en dos grupos principales: las
cromonas y las antroquinonas.
Las cromonas son componentes bioactivos en fuentes naturales, se utilizan como
antiinflamatorios y antibióticos. Dentro de ellos podemos encontrar a Aloesina, también
denominada Aloeresin B y el Aloeresin A .
Las antroquinonas son los componentes más frecuentes entre el grupo de las quinonas
vegetales. Las antraquinonas son compuestos aromáticos con dos grupos cetona,
frecuentemente en para (1,4) y en muy pocos casos en orto (1,2) (Figura 2-16). Están
formadas por dicetonas insaturadas que por reducción se convierten en fenoles. De todos
los compuestos que presentan estructura quinónica, destacan las benzoquinonas
(estructura derivada del benceno), naftoquinonas (estructura derivada del naftaleno),
antraquinonas (su estructura deriva del antraceno) y fenantraquinonas (su estructura deriva
del fenantreno). La estructura química de las antraquinonas se caracteriza porque tiene el
sistema tricíclico del antraceno, pero con el anillo central más o menos oxidado, lo cual
permite diferenciar los distintos tipos de derivados antracénicos (Sánchez & Santa , 2009).
Figura 2-16. Estructura general de una antraquinona, antrona y Antranol. Fuente http://3.bp.blogspot.com/rRRAcvmK5AE/VBBIMecRd2I/AAAAAAAABbE/DlJjwzZplXc/s1600/1
2.png
La aloína se localiza en las células periciclicas situadas junto a los haces conductores y
fluye espontáneamente cuando se corta la hoja. Contine derivados hidroxiantracénicos (15
– 40%), principalmente en forma de heterósidos derivados de la antrona. La designación
química usual es 10-glucopiranosil-1,8-dihidroxi-3-hidroximetil-9(10H)-antracenona. Esta
antraquinona existe en forma de dos isómeros denominados, barbaloína (Aloína A) e
31
isobarbaloína (Aloína B), que difieren por la posición del grupo glucosa en la base del grupo
antraceno, (Figura 2-17), siendo más abundante el isómero A.
Figura 2-17 Estructuras isómeros de la Aloína. Fuente (Bruneton, 2011)
El gel de aloe o mucílago es de color blanquecino translúcido, está constituido por el
mucílago de las células del parénquima central. Este gel es rico en agua, contiene una
compleja mezcla de constituyentes como los polisacáridos mucilaginosos, entre los que
cabe destacar el acemanano que es una mezcla de polisacáridos complejos que le otorga
al mucílago un poder germicida, fungicida y bactericida que ayuda a reformar el sistema
inmunitario, además posee un efecto antitumoral; y el aloerico que está constituido por
glucosa, galactosa, manosa, glucomanano y arabinosa. El gel posee además aminoácidos,
glicoproteinas, lípidos, esteroles, heterósidos hidroxiantracénicos, derivados de cromonas,
saponinas, enzimas, vitaminas del grupo B y vitaminas A, y una gran variedad de
oligoelementos (hierro, fosforo,magnesio, manganeso, germanio) (Bruneton, 2011).
En el Aloe vera se reconocen aproximadamente 75 principios activos potenciales, algunos
de los cuales se pueden observar en la tabla 2-5.
32
Tabla 2-5 Principios activos del Aloe vera
Modificado de (Ferraro, 2009).
2.3. MARCO PEDAGÓGICO – DIDÁCTICO
2.3.1. COMPETENCIAS ESPECÍFICAS EN CIENCIAS NATURALES
Las competencias básicas se desarrollan y diferencian a lo largo de la experiencia escolar.
Se aprende a hacer uso del lenguaje hablado y escrito para planear acciones y hacer juicios
sobre ellas. En la enseñanza de las ciencias naturales ciertas competencias se conocen
como específicas, que dan cuenta de manera más precisa la comprensión de los
fenómenos y del quehacer en el área.
Las competencias específicas en ciencias naturales se deben desarrollar desde los
primeros grados de la educación, de manera que el estudiante vaya avanzando
33
gradualmente en el conocimiento del mundo desde la observación de los fenómenos y de
curiosidad acerca del entorno. De esta manera el estudiante aprenderá a interactuar de
manera lógica y propositiva en el mundo en que se desarrolla, y serán capaces de tomar
decisiones en un mundo real que se mueve al ritmo del desarrollo de la ciencia y la
tecnología; es decir, se debe lograr una alfabetización científica: Las personas se deben
apropiar de una ciencia útil tanto para el que decide seguir una vida profesional en esta
rama como para el de otras profesiones. Con el fin de lograr esa alfabetización científica, el
documento fundamentación conceptual Área de ciencias Naturales ( Baquero & Reyes ,
2007) define siete competencias específicas dirigidas en el saber: Identificar, indagar y
explicar que pueden ser evaluadas. Las otras cuatro competencias: Comunicar, trabajar en
equipo, disposición para reconocer la dimensión social del conocimiento y disposición para
aceptar la naturaleza cambiante del conocimiento, deben desarrollarse en el aula, aunque
no se puedan evaluar. En la tabla 2-6 se hace una breve descripción de esas competencias.
Tabla 2-6: Competencias específicas para el área de Ciencias Naturales (Baquero & Reyes, 2007)
Competencia Descripción
Identificar La adquisición de conocimientos a temprana edad se basa en la diferenciación y agrupación de objetos que le permite al niño y niña conocer el mundo y establecer relaciones entre los diferentes objetos lo que a su vez genera la capacidad para formularse nuevas preguntas y transformar continuamente su visión de mundo desde su cotidianidad.
Indagar Capacidad para plantear preguntas y procedimientos adecuados y para buscar, seleccionar, organizar e interpretar información relevante para dar respuesta a esas preguntas. Además la capacidad para crear o imaginar posibles soluciones a un problema generado de la observación, planeación, organización, interpretación y análisis de esa información, de tal manera que pueda responder a la pregunta; lo que hace de la capacidad de Indagar importante para el trabajo en ciencias.
Explicar Consiste en la capacidad para construir y comprender argumentos, representaciones o modelos que den razones sobre el porqué de los fenómenos, de sus causas, sus efectos y relaciones con otros fenómenos teniendo como marco de referencia los modelos que han sido propuestos y acogidos por la comunidad científica y así ir construyendo una concepción propia de mundo basada en el conocimiento científico.
Comunicar Capacidad para escuchar, plantear puntos de vista y compartir conocimiento. La comunicación forma parte de la naturaleza social del ser humano. Por eso mismo, la educación, entendida como un proceso complejo de socialización, es también un ejercicio permanente de comunicación.
34
Trabajar en equipo Capacidad para interactuar productivamente asumiendo compromisos. El trabajar en equipo, le da la oportunidad al estudiante de aprender a defender sus ideas, de reconocer que existen diferentes formas de ver el mundo que aportan tanto al proyecto personal como al grupal; además de aprender hábitos sociales muy importantes para la convivencia como son el respeto a las opiniones de los demás y la aceptación de responsabilidades específicas y su debido cumplimiento en pro del grupo
Disposición para
aceptar la naturaleza
cambiante del conocimiento
El reconocer la naturaleza cambiante del conocimiento, invita al estudiante a entender que aprender ciencias consiste en enriquecer los esquemas explicativos del mundo con teorías aceptados dentro del ámbito de la ciencia con el fin de comprender y transformar la realidad.
Disposición
para reconocer la dimensión social del conocimiento
Es importante reconocer que hay distintas formas de emplear el saber científico, algunos descubrimientos han sido aplicados para mejorar la calidad de vida y la transformación de las sociedades. Aunque otros descubrimientos han generado consecuencias negativas como aquellos que han sido utilizados para construir armas y elementos contaminantes para el planeta.
Por eso es necesario aprender a usar los conocimientos con cuidado y responsabilidad. Es importante que en las aulas se discuta la utilización responsable del conocimiento en pro de hacer del mundo un lugar habitable.
2.3.2. APRENDIZAJE SIGNIFICATIVO
Ausubel plantea que el aprendizaje del alumno depende de la estructura cognitiva
previa que se relaciona con la nueva información, debe entenderse por "estructura
cognitiva", al conjunto de conceptos, ideas que un individuo posee en un determinado
campo del conocimiento, así como su organización (Pizano, 2014).
En el proceso de orientación del aprendizaje, es de vital importancia conocer la estructura
cognitiva del alumno; no sólo se trata de saber la cantidad de información que posee, sino
cuales son los conceptos y proposiciones que maneja así como de su grado de estabilidad.
Los principios de aprendizaje propuestos por Ausubel, ofrecen el marco para el diseño de
herramientas metacognitivas que permiten conocer la organización de la estructura
cognitiva del estudiante, lo cual permitirá una mejor orientación de la labor educativa, ésta
ya no se verá como una labor que deba desarrollarse con "mentes en blanco" o que el
35
aprendizaje de los alumnos comience de "cero", sino que, los educandos tienen una serie
de experiencias y conocimientos que afectan su aprendizaje y pueden ser aprovechados
para su beneficio. El aprendizaje significativo ocurre cuando una nueva información "se
conecta" con un concepto relevante ("subsunsor") pre existente en la estructura cognitiva,
esto implica que, las nuevas ideas, conceptos y proposiciones pueden ser aprendidos
significativamente en la medida en que otras ideas, conceptos o proposiciones relevantes
estén adecuadamente claras y disponibles en la estructura cognitiva del individuo y que
funcionen como un punto de "anclaje" a las primeras (Ausubel,1983).
2.3.3. APRENDIZAJE COOPERATIVO-COLABORATIVO
El aprendizaje cooperativo puede definirse como aquella técnica pedagógica en la que los
estudiantes trabajan juntos hacia la consecución de un mismo objetivo y cada individuo
alcanza dicho objetivo sí, y sólo sí, el resto de miembros del grupo cooperativo también lo
alcanzan (Jiménez et al, 2005). El aprendizaje cooperativo es el empleo didáctico de grupos
en los que los alumnos trabajan en comunión para maximizar su propio aprendizaje y el de
los demás. Este método contrasta con el aprendizaje competitivo, en el que cada alumno
trabaja en contra de los demás para alcanzar objetivos escolares tales como una
calificación, allí los estudiantes trabajan por su cuenta para lograr metas de aprendizaje
desvinculadas de las de los demás alumnos (Johnson,et al, 1999).
El aprendizaje cooperativo comprende tres tipos de grupos de aprendizaje: los grupos
formales, los grupos informales y los grupos base de aprendizaje cooperativo. El primero
se desarrolla durante un período que va desde una hora hasta varias semanas de clase y
los estudiantes trabajan para lograr objetivos comunes donde se asegura que todos los
miembros del grupo completen la tarea de aprendizaje asignada, además garantizan la
participación activa de los alumnos en las tareas intelectuales de organizar el material,
explicarlo, resumirlo e integrarlo a las estructuras conceptuales existentes. Cuando se
emplean grupos formales de aprendizaje cooperativo, el docente debe:
a. Especificar los objetivos de la clase.
b. Tomar una serie de decisiones previas a la enseñanza, en lo referente a las
actividades y el desarrollo del trabajo.
c. Explicar la tarea y la interdependencia positiva a los alumnos.
36
d. Supervisar el aprendizaje de los alumnos e intervenir en los grupos para brindar
apoyo en la tarea o para mejorar el desempeño interpersonal y grupal de los
mismos.
e. Evaluar el aprendizaje de los estudiantes y ayudarlos a determinar el nivel de
eficacia con que funcionó su grupo (Johnson, et al 1999).
Los grupos informales de aprendizaje cooperativo operan durante unos pocos minutos
hasta una hora de clase. El docente puede utilizarlos durante una actividad de enseñanza
directa (una clase magistral, una demostración, una película o un video) para centrar la
atención de los alumnos y para promover un clima adecuado para el aprendizaje, creando
de esta forma expectativas acerca del contenido de la clase. Además asegura que los
alumnos procesen cognitivamente las temáticas que se les está enseñando y así poder dar
cierre a una clase. Estas actividades de los grupos informales consisten en una charla de
tres a cinco minutos entre los alumnos antes y después de una clase o en diálogos de dos
a tres minutos entre pares de estudiantes durante el transcurso de una clase magistral
(Johnson, et al 1999). Los grupos de base cooperativos tienen un funcionamiento a largo
plazo y son grupos de aprendizaje heterogéneos, dichos grupos permiten que los alumnos
establezcan relaciones responsables, duraderas y que lleguen al cumplimiento de un
objetivo común.
Las ventajas del aprendizaje cooperativo son: el mejoramiento del rendimiento académico
de los estudiantes, el incremento de su responsabilidad y participación activa en el proceso
de aprendizaje, así como una mayor autoestima y unas relaciones interpersonales más
positivas que las que se obtienen con esfuerzos competitivos o individualistas (Jiménez et
al, 2006).
El aprendizaje colaborativo se deriva de los postulados constructivistas (Calzadilla , 2002).
Los precursores constructivistas Piaget y Vygotsky enfatizaron en el papel central de los
factores sociales en la construcción del conocimiento. En sus primeros trabajos, Piaget
afirmaba que "la vida social es una condición necesaria para el desarrollo de la lógica",
también que "la vida social transforma la naturaleza misma del individuo” y que “el progreso
de la razón se debe a los mecanismos sociales”, asimismo declaró que "las relaciones entre
los individuos modifican las estructuras mentales de los individuos". Además, estableció
que las operaciones intelectuales y las sociales son como idénticas ( DeVries, 2000). Para
37
Vygotsky el aprendizaje era inherentemente un proceso social activado a través de la Zona
de Desarrollo próximo (ZDP) (Lin, 2015). Según Vygotsky, “la ZDP se define como la
distancia entre el nivel de resolución de una tarea que una persona puede alcanzar
actuando independientemente y el nivel que puede alcanzar con la ayuda de un compañero
más competente o experto en esa tarea” (1996). Por lo tanto, el concepto de ZPD destaca
la interdependencia entre los individuos y el proceso social en la construcción del
conocimiento. La capacidad de una persona para realizar tareas cognitivas de forma
independiente se basa en el proceso social previo, ya que éste, es considerado como el
principio básico sociocultural en el que el aprendizaje se sitúa dentro de un contexto dado
y es influenciado por las actividades sociales y culturales. Basado en lo anterior, el
aprendizaje colaborativo crea oportunidades para comunicarse activamente con los
compañeros más competentes y por lo tanto, mejorar el proceso de aprendizaje (Lin, 2015).
El aprendizaje colaborativo tiene como objetivo generar espacios en los cuales se dé el
desarrollo de las habilidades tanto individuales como grupales, a partir de la socialización
entre los estudiantes en el momento de explorar nuevos conceptos, siendo cada uno
responsable de su propio aprendizaje. Se busca que en estos ambientes se propicie el
crecimiento del grupo, esto implica que entre los estudiantes se ayuden mutuamente y se
generen espacios para aprender, compartir ideas y recursos. Además de incentivar el
compromiso y la responsabilidad de cada miembro del grupo para llegar a cumplir un
objetivo común.
El profesor de matemáticas Uri Treisman de la Universidad de Berkeley encontró que los
estudiantes asiáticos se reunían en grupos para conversar, comer, recrearse y estudiar.
Estos conversatorios y las actividades colaborativas mejoraban el desempeño de estos
estudiantes. Treisman decidió aplicar esta estrategia con los estudiantes africanos e
hispanos, obteniendo lo mismos resultados (González C., 2009).
El aprendizaje colaborativo comenzó a ganar popularidad en instituciones universitarias
cuando observaron algunas dificultades en el desempeño académico de sus estudiantes.
Como estrategia ofrecieron tutorías con estudiantes de posgrado y otros profesionales, sin
embargo, muchos estudiantes rechazaron los programas de tutorías porque este tipo de
ayuda parecía una extensión del trabajo tradicional en el aula. Para proporcionar una
alternativa, algunas universidades adoptaron tutorías entre compañeros, las cuales
resultaron ser fácilmente institucionalizadas. Estas tutorías, las críticas de los compañeros
y los trabajos en grupo fueron categorizados por los docentes en Gran Bretaña como
38
aprendizaje colaborativo. El término aprendizaje colaborativo significaba en la práctica, una
forma de enseñanza en la que el profesor establecía un problema y organizaba a los
estudiantes para que funcionaran colaborativamente en la solución de este (Bruffee , 1984).
Kenneth Bruffee investigó y aplicó el aprendizaje colaborativo en los años 70, promoviendo
esta metodología en la educación superior (Lilo Zúñiga, 2013). Bruffe exploró los
fundamentos del aprendizaje colaborativo y concluyó que estaba compuesto por los
siguientes elementos:
Consenso a través de la colaboración en el aprendizaje
Participación voluntaria en el proceso
Aprendizaje no fundacional: se trabajan preguntas con respuestas debatibles, que
no son únicas.
Cambio en la relación profesor-estudiante, la autoridad pasa del profesor a grupos
de pares y luego a comunidades de conocimiento especializado.
Se discuten la autoridad del profesor y la validez de los contenidos, gracias al
método.
Importancia del trabajo y dialogo entre pares (González C., 2009).
El aprendizaje colaborativo es el desarrollo de pequeños grupos de forma que los
estudiantes trabajen en conjunto para asegurar su propio aprendizaje y el de los demás.
Este aprendizaje no se opone al trabajo individual, ya que puede observarse como una
estrategia complementaria que fortalece el desarrollo del alumno. Los métodos de
aprendizaje colaborativo comparten la idea de que los estudiantes trabajan juntos para
aprender y ellos son los responsables de su propio aprendizaje y el de sus compañeros
(Collazos,et al, 2006).
El aprendizaje colaborativo no es simplemente una instrucción para que que el estudiante
forme un grupo de trabajo sino que es un sistema de interacciones cuidadosamente
diseñado, que organiza e induce la influencia recíproca entre los integrantes de un equipo.
Es también un proceso en el que se va desarrollando gradualmente entre los integrantes
de dicho equipo, es decir, llegar al concepto de ser “mutuamente responsables del
aprendizaje de cada uno de los demás”, adicionalmente, en el aprendizaje colaborativo se
hace enfasis en el pensamiento crítico, la resolución de problemas y la construcción del
conocimiento (Collazos,et al, 2006).
39
Para que el aprendizaje colaborativo sea eficaz se debe tener en cuenta lo siguiente:
a. compartir información que lleve a entender conceptos y obtener conclusiones
b. dividir el trabajo en roles complementarios
c. compartir el conocimiento en términos explícitos
En la (figura 2-18) se observa el modelo que se ha propuesto para lograr una verdadera
colaboración. Están integrados tres elementos: actividades, roles de las personas que
intervienen en el proceso (profesores, estudiantes) y herramientas disponibles para su
ejecución.
Como se observa en el esquema (figura2-18) las personas que intervienen en el
aprendizaje colaborativo son básicamente los estudiantes y el profesor, cada uno debe
asumir un papel dentro de dicho aprendizaje (Collazos, et al, 2001). El papel de los
estudiantes es el siguiente:
Ser responsables con el aprendizaje.
Estar motivados para aprender.
Ser colaborativos
Ser estratégicos
Figura 2-18 Esquema colaborativo (Collazos et al, 2006)
40
El papel del profesor es apoyar el proceso de enseñanza-aprendizaje, para esto debe ser
un diseñador instruccional, es decir, define las condiciones iniciales del trabajo, planea los
objetivos académicos, determina las unidades temáticas y los conocimientos mínimos que
deben ser adquiridos, fija los mecanismos de evaluación y supervisa el aprendizaje de los
alumnos. Es el encargado de diseñar los materiales o ambientes de aprendizaje, delimitar
los objetivos, la distribución del aula, distribuir los materiales de trabajo y organizar los
grupos de trabajo, con el fin de determinar el tamaño del grupo y los roles de los estudiantes
(Collazos, et al, 2001).
El profesor también debe ser un mediador cognitivo y usar las destrezas de enseñanza para
facilitar el proceso de aprendizaje, desarrollando en los estudiantes el pensamiento
científico y las habilidades de racionamiento, además, debe lograr que ellos sean más
independientes, convirtiéndolos en aprendices autodirigidos. Así pues, debe asumir el papel
de instructor para dar explicación a las actividades, organizar la estructura cooperativa y
precisar las habilidades sociales requeridas para el trabajo en grupo. En resumen:
monitorear, intervenir, evaluar y procesar (Collazos, et al, 2001).
En términos generales el aprendizaje cooperativo y el colaborativo poseen una línea
divisoria muy sutil, pero en realidad son complementarios ya que el aprendizaje cooperativo
apunta a crear una estructura general de trabajo donde cada uno de los miembros es
responsable de una tarea específica, en tanto que el aprendizaje colaborativo hace
referencia al desarrollo cognitivo del individuo en la interacción con otros, cuidando la
construcción colectiva del conocimiento y el desarrollo cognitivo de cada uno de los
miembros del equipo.
En el aprendizaje cooperativo se da, esencialmente, una división de tareas; en el
aprendizaje colaborativo se necesita estructurar interdependencias positivas para lograr
una cohesión grupal (Panitz, 1997)
En el aprendizaje colaborativo/cooperativo se generan ambientes que posibilitan el
intercambio de ideas, el desarrollo de habilidades comunicativas y sociales; además el logro
de metas se da en cooperación con otros. Desde el aprendizaje colaborativo/cooperativo
cobran vida las teorías de aprendizaje de Piaget y Vygotsky.
Uno de los aspectos importantes del aprendizaje cooperativo- colaborativo es que confirma
que la teoría de Piaget, donde la interacción de los participantes en busca de un bien común
41
y la resolución de problemas entre compañeros, permite la participación y organización de
los pensamientos propios, posibilitando el desarrollo cognitivo.
2.3.3. UNIDADES DIDÁCTICAS
En la enseñanza-aprendizaje de las ciencias se destaca la importancia que tiene la
producción y aplicación de unidades didácticas como apoyo a las actividades de los
docentes, igualmente se reconoce que se obtienen buenos resultados a partir de su
implementación en el aula (Umbarila, 2012). “La unidad didáctica es una forma de planificar
el proceso de enseñanza-aprendizaje alrededor de un elemento de contenido que se
convierte en eje integrador del proceso, aportándole consistencia y significatividad. Esta
forma de organizar conocimientos y experiencias debe considerar la diversidad de
elementos que contextualizan el proceso (nivel de desarrollo del alumno, medio
sociocultural y familiar, Proyecto Curricular, recursos disponibles) para regular la práctica
de los contenidos, seleccionar los objetivos básicos que pretende conseguir, las pautas
metodológicas con las que trabajará, las experiencias de enseñanza-aprendizaje
necesarios para perfeccionar dicho proceso” (Escamilla, 2015).
Una unidad didáctica deberá contener los elementos mencionados en la (tabla 2-6)
Tabla 2-7 Elementos de una unidad didáctica
ELEMENTOS DE LA UNIDAD DIDÁCTICA
1. Descripción de la
unidad didáctica
En esta parte se indica el tema específico o nombre de la unidad, los
pre-conceptos que deben tener los alumnos para conseguirlos, las
actividades de motivación, etc. Se hace referencia al número de
sesiones de que consta la unidad, el curso o ciclo, y el momento en
que se va a poner en práctica.
2.Objetivos
Didácticos
Los objetivos didácticos establecen qué es lo que se pretende que
adquiera el alumnado durante el desarrollo de la unidad didáctica. Es
necesario tener presentes todos aquellos aspectos relacionados con
los temas transversales y hacer partícipes a los estudiantes.
3. Contenidos de
aprendizaje
Hacer explícitos los contenidos de aprendizaje sobre los que se va a
trabajar a lo largo del desarrollo de la unidad, deben recogerse tanto
los relativos a conceptos como a procedimientos y actitudes.
42
4. Secuencia de
actividades
Se establece una secuencia de aprendizaje, en la que las actividades
estén interrelacionadas. La secuencia de actividades no debe
ser solamente la suma de actividades relacionadas con los
aprendizajes abordados en la unidad.
Es importante tener presente la diversidad del aula para ajustar las
actividades a las necesidades educativas de los alumnos en el aula.
5. Recursos
materiales
Conviene señalar los recursos específicos para el desarrollo de la
unidad.
6. Organización del
espacio y el tiempo
Se señalarán los aspectos específicos de la organización del espacio
y del tiempo que requiera la unidad.
7. Evaluación Las actividades que van a permitir la valoración de los aprendizajes
de los alumnos, de la práctica docente del profesor y los instrumentos
que se van a utilizar para ello, deben ser situadas en el contexto
general de la unidad, señalando cuáles van a ser los criterios e
indicadores de valoración de dichos aspectos.
Modificado de https://oposicionesprofesor.wordpress.com/2008/06/04/unidades-
didacticas-definicion-estructura-contenidos-y-ejemplos/
43
CAPÍTULO 3: MARCO METODOLÓGICO
3.1. TIPO DE ESTUDIO
El desarrollo metodológico de este trabajo se llevó a cabo bajo los criterios contemplados
en la investigación descriptiva cualitativa, es decir, aquella que tiene por objetivo registrar,
analizar y describir las características observables y generales de los fenómenos que son
objeto de investigación. La investigación descriptiva utiliza el método de análisis de las
situaciones, las costumbres y las actitudes de la población a través de la descripción exacta
de las actividades, objetos, procesos y personas (Tamayo, 2003). Dicho análisis logra
caracterizar un objeto de estudio o una situación concreta para poder establecer relaciones
entre variables y mostrar los hechos tal como ocurren. Su propósito es obtener información
exacta y completa (Behar, 2008).
3.2. POBLACIÓN Y MUESTRA
La aplicación de este proyecto se realizó en el Colegio San Juan De Ávila, el cual se
encuentra ubicado en la localidad de Engativá, en el barrio Villas De Madrigal. Cuenta con
una población estudiantil de 383 estudiantes aproximadamente. De estos, se tomaron como
muestra 30 estudiantes (19 mujeres y 11 hombres) pertenecientes al grado undécimo de
esta institución, sus edades oscilaban entre los 15 y 18 años de edad, su nivel
socioeconómico corresponde al estrato 2, 3 y 4.
3.3 DISEÑO METODOLÓGICO
Para cumplir con los objetivos específicos del trabajo se realizaron las siguientes
actividades:
OBJETIVO ACTIVIDAD
Identificar los saberes previos sobre
funciones orgánicas oxigenadas y los
saberes y creencias de los estudiantes
sobre las propiedades farmacológicas de la
planta Aloe vera barbadensis miller
Para la ejecución del objetivo se diseñó y
aplicó la prueba diagnóstica (pre-test)
donde incluyeron preguntas que
permitieron identificar los conocimientos y
falencias de los estudiantes, teniendo en
cuenta los siguientes ejes temáticos:
alcoholes, aldehídos, cetonas, ácidos
44
carboxílicos y se incluyeron adicionalmente
los carbohidratos. Esta prueba también se
diseñó para determinar los conocimientos
de los estudiantes frente a las creencias y
saberes sobre la planta de Aloe vera ya que
ésta fue la seleccionada para articular la
enseñanza de la química orgánica.
Establecer la estructura y el contenido de la
unidad didáctica.
A partir de los resultados de la prueba
diagnóstica (pre-test) donde se pretendía
identificar los conocimientos y falencias de
los estudiantes frente al tema las
funciones químicas oxigenadas, se
estableció la estructura de la unidad
didáctica,
Validar la unidad didáctica.
Para la validación de la unidad se aplicó la
unidad didáctica con los estudiantes de
grado undécimo del colegio San Juan de
Ávila y se validó aplicando el Post-Test y
posteriormente haciendo la comparación
de los resultados del Pre- Test.
45
CAPÍTULO 4: RESULTADOS Y ANÁLISIS
En este capítulo se presentan los resultados y la interpretación de los datos obtenidos en
la aplicación de los diferentes instrumentos como: la prueba diagnóstica (Pre- Test), las
actividades de la secuencia didáctica para la enseñanza- aprendizaje de las funciones
orgánicas oxigenadas, a partir del producto obtenido de la planta Aloe vera y finalmente el
Post Test.
4.1 PRUEBA DIAGNÓSTICA (PRE- TEST)
La prueba diagnóstica Pre- Test (ANEXO A) consistió en doce preguntas. Las primeras
seis tienen en común un solo objetivo, indagar las creencias y saberes de los estudiantes
sobre la planta de aloe vera. De la pregunta siete a la doce cuentan cada una con un
objetivo individual relacionados en la tabla 4-1, con el fin de determinar los conocimientos
previos sobre los compuestos orgánicos oxigenados. El tiempo designado para esta prueba
fue de 45 minutos. De acuerdo a lo anterior, se presenta el análisis de la primeras seis
preguntas.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
100%
0%
PREGUNTA 1: ¿Conoce usted la planta de sábila Aloe Vera (Barbadensis miller)
SI NO
Gráfica 4-1 Distribución de valores para la pregunta 1
46
A través de los tiempos, la planta de Aloe vera ha sido usada por las propiedades
medicinales. Actualmente esta planta ha tomado gran importancia, debido a la amplia
demanda que ha tenido en la industria médica, farmacéutica y cosmética. El uso popular
del Aloe vera hace que el 100% de los estudiantes conozcan esta planta.
El conocimiento de las propiedades curativas y regenerativas del Aloe vera ha hecho de
ella una de las plantas más populares para los remedios caseros. Evidencia de los anterior
se observa en que el 73,33 % de los estudiantes han utilizado alguna vez la planta de Aloe
vera para algún remedio, entre los que se destacan: el cuidado del cabello, remedios para
la gripa, tos y quemaduras del sol; también para subir las defensas, tratamiento para el
herpes labial y en bebidas o jugos naturales para bajar de peso. Solo el 26,67% estudiantes
no han utilizado la sábila para algún remedio casero.
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
80,00%
73,33%
26,67%
PREGUNTA 2: ¿Usted o su familia ha utilizado la sábila Aloe vera ( Barbadensis miller) para algún remedio en particular?
¿Cuales?
SI NO
Gráfica 4-2 Distribución de valores para la pregunta 2
47
En la actualidad los productos elaborados a base de Aloe vera abundan en el mercado,
porque el Aloe tiene la propiedad de penetrar en la epidermis, la dermis y la hipodermis,
estimulando el crecimiento celular, ya que contiene minerales, aminoácidos esenciales y
polisacáridos que estimulan el crecimiento de los tejidos, al ser regenerador de células,
actúa como cicatrizante, tonificador de la piel, y el cabello (Rodríguez et al, 2006). Debido
a dichas propiedades se pueden encontrar gran variedad de productos a base de Aloe vera,
permitiendo así que 100% estudiantes tengan fácil acceso éstos. Entre los productos más
utilizados por los estudiantes se encuentran el champú, elementos de aseo corporal,
cremas y bebidas.
0%
20%
40%
60%
80%
100%
100%
0%
PREGUNTA 3: ¿Ha utilizado productos comerciales que
contengan sábila Aloe vera (Barbadensis miller)?
SI NO
Gráfica 4-3 Distribución de valores para la pregunta 3
48
De acuerdo con los resultados de los estudiantes se obtiene que han utilizado la sábila,
Aloe vera en un 11% para las cicatrices, 9% para las quemaduras, 8% para las manchas
de la piel, 18% para el cuidado del cabello, 14% para la hidratación de la piel, 9% para el
acné, 17 % en bebidas, 4% para el estreñimiento, 3% como laxante, 6% como decoración
y un 1% como amuleto. Teniendo en cuenta estos resultados los usos más frecuentes de
la sábila son para el cuidado del cabello y las bebidas. El Aloe vera durante siglos fue
utilizada por sus propiedades medicinales y terapéuticas, sin ningún entendimiento claro o
análisis científico de cada una de sus propiedades, sus beneficios han sido transmitidos a
través de la tradición oral o en libros antiguos de plantas medicinales como el "papiro
Ebers", también conocido como el "Libro Egipcio de los Remedios", y Libro de las Hierbas
Medicinales de origen chino (Schweizer, 1994). Actualmente se habla de los beneficios
del Aloe vera, tanto en la medicina moderna para tratar múltiples enfermedades, en la
industria cosmetológica, farmacéutica y alimentaria; en l los medios de comunicación y en
internet. Lo anterior confirma el uso popular del Aloe vera como planta medicinal.
0%
10%
20%11% 9% 8%
18%14%
9%
17%
4% 3%6%
1%
PREGUNTA 4:Usted ha utilizado la sábila Aloe vera en alguna de estas situaciones
Cicatrización Quemaduras Manchas de la piel
Cuidado del cabello Hidratación Acné
Bebidas Extreñimiento Laxante
Decoración Amuleto
Gráfica 4-4: Distribución de valores para la pregunta 4
49
El Aloe vera es una planta de uso popular en el tratamiento de algunas enfermedades de
la piel y de aplicación frecuente en la cosmetología. Forma parte de diversas cremas o
geles, siendo usado como antiinflamatorio y reconstituyente del tejido epitelial (Ferrarro,
2009). En la pregunta cuatro se evidencia que los estudiantes reconocen el uso del Aloe
vera en algunos remedios caseros. Por esta razón en la pregunta cinco un 86,67%,
reconoce su poder curativo. Sin embrago, el 13,33% no cree que la planta posea poderes
curativos.
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%86,67%
13,33%
PREGUNTA 5: ¿Cree usted que la sábila Aloe vera ( Barbadensis miller) tenga poderes curativos?
SI NO
Gráfica 4-5 Distribución de valores para la pregunta 5
50
El uso del Aloe vera como planta medicinal se transmite a través de la relación abuelos-
padres- hijos. Esta transmisión de saberes ancestrales se ve reflejada en los resultados de
la pregunta seis, puesto que los estudiantes obtuvieron la información del uso del Aloe vera
en un 25% de sus abuelos y un 28 % de sus madres. Otras fuentes de información fueron
internet 23%, televisión 15%, libros y revistas 10%.
En conclusión, indagando las creencias y saberes de los estudiantes respecto a la planta
de Aloe vera, se encontró que los estudiantes si conocen la planta y que en algún momento
la han utilizado particularmente en el cuidado del cabello, la hidratación de la piel,
cicatrización de heridas y en bebidas. Además, han usado algún producto comercial que
contenga esta planta, porque creen que posee un poder curativo, gracias a que el Aloe
vera contiene el glucomanano que es un polisacárido rico en manosa y giberelina,
hormona del crecimiento vegetal, que interactúa con los receptores del crecimiento,
estimulando la reproducción de las células, que a su vez aumenta significativamente la
síntesis de colágeno. Debido a esto, se acelera la contracción de la herida y el aumento de
la resistencia a la rompimiento de la cicatriz (Ferraro, 2009). Esta planta, también se
caracteriza por presentar compuestos fenólicos de gran poder antioxidante, que son
clasificados en dos grupos principales: las cromonas y las antroquinonas.
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30% 25%28%
23%
15%
0%
10%
PREGUNTA 6: ¿Cómo se enteró que la sábila puede ser utilizada en diferentes remedios y productos
cosméticos?
Abuelos Madre Internet Televisión Radio Libros o revistas
Gráfica 4-6 Distribución de valores para la pregunta 6
51
Las cromonas son componentes bioactivos, se utilizan como antiinflamatorios y
antibióticos. Dichos compuestos son los responsables que el Aloe vera se utilice en
tratamientos para el acné.
Para las preguntas siete a la doce que evalúan los conocimientos previos sobre las
funciones químicas oxigenadas, se tienen los objetivos planteados en la tabla 4-1.
Tabla 4-1 Objetivos de las preguntas 7 a la 12
PREGUNTA OBJETIVO
Pregunta 7 Reconocer el grupo carbonilo en los
aldehídos y cetonas.
Pregunta 8 Reconocer los grupos funcionales
oxigenados en moléculas polifuncionales, y
en la molécula de aloína.
Pregunta 9 Reconocer un carbohidrato o azúcar simple
en la molécula de la aloína.
Pregunta 10 Reconocer le estructura de las antraquinonas
Pregunta 11 Comprender las pruebas de reconocimiento
de alcoholes
Pregunta 12 Reconocer la clasificación de los azúcares
según las funciones oxigenadas presentes.
52
Los aldehídos y las cetonas son compuestos caracterizados por la presencia del grupo
carbonilo (C=O). Los aldehídos presentan el grupo carbonilo en posición terminal (carbono
primario), mientras que las cetonas lo presentan en posición intermedia (carbono
secundario).En la gráfica 4-7 se observa que el 16,67% de los estudiantes marcaron la
opción D, acertando en la respuesta correcta, el 16,67% la A, el 56,67% la B y el 10% la C.
Así un porcentaje alto de los estudiantes respondieron equivocadamente. Una de las
razones es que ellos no reconocen el grupo carbonilo y no diferencian estructuralmente
entre el grupo aldehído y cetona.
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
16,67%
56,67%
10,00%
16,67%
PREGUNTA 7: Los aldehídos presentan el grupo funcional carbonilo pero a diferencia de las cetonas, poseen un átomo de hidrógeno sobre el carbono de este
grupo. ¿Cuál de las siguientes moléculas NO es un aldehído?
A B C D
Gráfica 4-7 Distribución de valores para la pregunta 7
53
Gráfica 4-8 Distribución de valores para la pregunta 8
Las moléculas con grupos orgánicos oxigenados son muy frecuentes en el entorno del
hombre, muchas de estas son producidas por plantas y animales, las cuales son
fundamentales en las interacciones entre estos. Los estudiantes no establecen relaciones
significativas de estas con si entorno; en la gráfica 4-8 se puede observar que el 58,33%
de los estudiantes respondieron acertadamente la opción C, es decir, que reconocen estos
grupos funcionales oxigenados en una molécula polifuncional, Sin embargo, hay un
porcentaje que no los identifica y marcaron las respuestas incorrectas como, 23,33 % la A,
el 13,33% la B y el 10% la D. Estos estudiantes no identifican claramente los grupos
funcionales oxigenados y por ende no pueden diferenciarlos en una molécula. Esta
dificultad en el aprendizaje se puede atribuir a la naturaleza de las ideas previas del
estudiante, su poca adecuación para establecer con ellas conexiones significativas con los
conceptos que se quieren aprender, las relaciones entre la demanda o complejidad de la
tarea de aprender y la capacidad del estudiante para organizar y procesar información del
lenguaje de la química (Kempa, 1991).
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
23,33%
13,33%
53,33%
10,00%
PREGUNTA 8: La siguiente estructura presenta varios grupos funcionales, identifíquelos y selecciones la respuesta correcta
A. Cetona – éter – alcohol B. Ácido carboxílico – éter – alcohol
C. Cetona – alcohol – fenol D. Éter – aldehído –ácido carboxílico
54
Gráfica 4-9 Distribución de valores para la pregunta 9
Como se aprecia en los resultados de la gráfica 4-9, el 23,33 % contestaron la A, el 30%
la B, el 26,67% la C y, el porcentaje más bajo el 20 % respondieron la D, que era la
respuesta correcta. Esto indica que los estudiantes no reconocen la molécula de un
carbohidrato o azúcar simple.
Este resultado corresponde a lo esperado puesto que, cuando se presenta la prueba
diagnóstica (pre- test) los estudiantes no han visto el tema debido a que en el programa de
química orgánica de grado once, el tema de biomoléculas se retoma en el último periodo
académico.
Gráfica 4-10 Distribución de valores para la pregunta 10
0,00%
10,00%
20,00%
30,00% 23,33%
30,00%26,67%
20,00%
PREGUNTA 9:La siguiente molécula tiene varios grupos funcionales señalados, cuál de ellos es un carbohidrato o
azúcar simple.
A B C D
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%43,33%
13,33%
23,33%20,00%
PREGUNTA 10: Las antraquinonas son compuestos orgánicos aromáticos, derivado del antraceno, que se encuentra en forma natural en las hojas de
algunas plantas. Estos compuestos tiene un efecto catártico, es decir que tiene efecto laxante.
A B C D
55
Aunque el tema de las antraquinonas no había sido abordado en las temáticas vistas por
los estudiantes en la química orgánica, un alto porcentaje cumple el objetivo de reconocer
este tipo de moléculas, ya que el 43,33% de los estudiantes acertaron en la respuesta
correcta (A). Es posible que relacionaran la estructura con la del antraceno ya que el tema
de aromáticos había sido visto. Los demás estudiantes no reconocen dicha estructura y
respondieron así: 13,33% la B, el 23,33% la C y el 20% D.
Gráfica 4-11 Distribución de valores para la pregunta 11
Como se evidencia en la gráfica 4-11 la mayoría de los estudiantes no reconocen las
estructuras de los aldehídos y de los ácidos carboxílicos, se puede observar en los
resultados que 46,67% selecciona la A, el 3,33 % la C y el 20 % la D, solo el 30 % responde
lo correcto con el numeral B.
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
46,67%
30,00%
3,33%
20,00%
PREGUNTA 11: Si en un laboratorio se oxida un alcohol de 6 carbonos y se aplican las pruebas de reconocimiento de grupos funcionales obteniendo
un espejo de plata y coloración morada con almidón, se espera que después de la oxidación se haya formado una m
A B C D
56
Gráfica 4-12 Distribución de valores para la pregunta 12
Como se analizó en la pregunta 9, la temática de carbohidratos se aborda al final del curso
de química orgánica de grado once, por este motivo 93.33 % de estudiantes respondieron
de forma incorrecta, el otro 6,67% acertaron en la respuesta correcta.
Con el análisis de estas preguntas se determinaron los conocimientos previos de los
estudiantes respecto a los grupos funciónales oxigenados, donde se encontró que los
mismos no reconocen el grupo carbonilo, tampoco diferencian entre un aldehído y una
cetona, así mismo no identifican estas funciones y otras oxigenadas como los alcoholes en
las moléculas polifuncionales. También se les dificulta reconocer los carbohidratos y están
poco familiarizados con las experiencias de laboratorio, esto último se debe a que dentro
de las clases de química no se toman las prácticas de laboratorio como herramientas de
enseñanza que permitan transformar el conocimiento común en conocimiento científico.
4.2 ESTRUCTURA Y CONTENIDO DE LA UNIDAD DIDÁCTICA
La unidad didáctica (ANEXO B) se desarrolló mediante el modelo de aprendizaje
cooperativo –colaborativo, con el objetivo de lograr un aprendizaje significativo de los
estudiantes acerca de los grupos funcionales oxigenados. La unidad didáctica se tituló
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
23,33%
56,67%
13,33%
6,67%
PREGUNTA 12:Los carbohidratos, en general, son llamados sacáridos. Los monosacáridos o carbohidratos simples son los azúcares que se pueden
clasificar en aldosas si tienen una función aldehído, y cetosas si tienen una función cetona.
A B C D
57
APRENDAMOS QUÍMICA CON EL ALOE VERA. Consta de una secuencia didáctica de
ocho actividades. La planeación didáctica se encuentra relacionada en la tabla 4-1.
Cada actividad se desarrolló en tres momentos:
El primer momento es llamado “Lo que debemos saber”, éste contiene la parte teórica,
donde están explicados los conceptos básicos que el estudiante debe conocer, también se
encuentran páginas de internet y enlaces a videos con los cuales el estudiante profundiza
sus conocimientos.
El segundo momento es “Hazlo y aprende”, en esta parte se encuentran las actividades que
el estudiante desarrolla, tales como responder preguntas o analizar situaciones de acuerdo
a la temática de la actividad, están diseñadas para el trabajo tanto individual como grupal.
El tercer momento denominado “Manos a la obra”, corresponde a experiencias prácticas
para la identificación de los grupos funcionales oxigenados en los extractos de la planta de
Aloe vera (aloína y mucilago).
Los estudiantes se organizaron en grupos de trabajo, donde cada miembro del grupo
asumió un rol para el desarrollo de las actividades, los roles asignados fueron: Director
científico que es quien coordina las actividades que se van a realizar, el responsable de
materiales que ayudará a recoger los materiales que se necesitan para el trabajo en grupo,
el vocero quien será el encargado de comunicar los resultados y observaciones del grupo
y, finamente, el secretario que se encarga de llevar un registro escrito de los resultados de
las diferentes actividades
58
Table 4-2 Plan de la unidad didáctica
PLAN DE UNIDAD DIDÁCTICA
APRENDAMOS QUÍMICA CON EL ALOE VERA
APRENDAMOS QUÍMICA CON EL Aloe vera Nº SESIONES 8
JUSTIFICACIÓN / DESCRIPCIÓN GENERAL (resumen) NIVEL/ETAPA
Esta unidad didáctica se diseña como una estrategia para la enseñanza –aprendizaje de la química orgánica de los estudiantes de grado once, específicamente de las funciones orgánicas oxigenadas, realizando la identificación cualitativa experimental de dichas funciones en los extractos de Aloína y Mucílago de la planta Aloe vera, que es utilizada actualmente en productos de belleza y bebidas. De esta manera, se involucra al estudiante con el contexto y se le proporciona un aprendizaje del tema. La unidad didáctica se construye, resaltando el trabajo en grupo y la asignación de roles dentro de éste, para la realización de las actividades y las experiencias de laboratorio.
CURSO 11º
RELACIÓN CON EL CURRÍCULO
Con esta unidad didáctica se pretende desarrollar no solamente las habilidades de pensamiento y conocimiento como observar, explorar, planificar, predecir e indagar, sino también habilidades sociales como la cooperación y la comunicación de los estudiantes, afianzando el trabajo en grupo bajo el modelo cooperativo-colaborativo, donde se resalta la constitución de pequeños grupos para lograr que los estudiantes sean capaces de asumir una serie de compromisos individuales y colectivos que se vean reflejados en el bien del grupo. Para el fortalecimiento del aprendizaje en ciencias, es necesario acercar a los estudiantes a la realidad, mediante la comprensión de fenómenos cotidianos; se incentiva su creatividad, su interés por conocer profundamente la Química desde su lenguaje y sus aplicaciones, al promover la investigación científica en los educandos e introducir posturas críticas y reflexivas sobre la propia práctica pedagógica (MEN, 2009).
COMPETENCIA(S) BÁSICA(S) Y ESTÁNDAR (ES)
Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico.
Explico la relación entre la estructura de los átomos y los enlaces que realiza. Relaciono la estructura del carbono con la formación de moléculas orgánicas.
Relaciono grupos funcionales con las propiedades físicas y químicas de las sustancias.
59
OBJETIVO
Comprender la formación y características de los grupos funcionales orgánicos haciendo énfasis en los grupos oxigenados y, determinar la presencia de estos en los extractos del Aloe vera (Aloína y mucilago)
ACTIVIDADES (Alumnado / Profesorado) Metodología/ organización Materiales/ Recursos
Las actividades se orientaron al proceso de enseñanza aprendizaje de la química orgánica haciendo énfasis en los grupos funcionales oxigenados y las prácticas experimentales en el laboratorio para determinar la presencia de estos grupos funcionales oxigenados en los extractos el Aloe vera (Aloína y mucílago)
Metodología: Se trabajaron las actividades de forma grupal mediante el aprendizaje cooperativo – colaborativo. El docente cumple el papel de orientador en cómo realizar cada actividad (expositiva, activa, comprensión, análisis, síntesis, argumentación, inductiva, deductiva, debate, interdisciplinar, resolución de problemas, roles). Las actividades se dividen en tres partes: La primera parte de la guía es “Lo que debes saber” es la explicación del tema. La segunda parte es “Hazlo y aprende” donde los estudiantes trabajan de forma individual para su posterior socialización en el grupo. La tercera parte es “Manos a la obra “. Allí se realizan las pruebas cualitativas experimentales para el reconocimiento de los grupos funcionales oxigenados presentes en los extractos de la hoja de Aloe vera Organización: Estructura de la actividad: grupos donde cada uno asume un rol, ya sea de director científico, vocero, secretario y encargado de material.
Material de laboratorio Reactivos Guías de la unidad Internet (consultas)
60
ACTIVIDADES DE DESARROLLO
TIEMPO TEMÁTICA METODOLOGÍA RECURSOS
2 horas ACTIVIDAD 1: Conozcamos la sábila (Aloe Vera Barbadensis miller)
Desarrollo de las preguntas orientadoras a partir de la información dada en la guía. Los estudiantes trabajan de forma individual para su posterior socialización en el grupo. Realizar el reconocimiento de la hoja de Aloe vera y su caracterización con las claves de clasificación. Los estudiantes trabajan en grupo la parte experimental.
Hojas de Aloe vera Claves de clasificación Guías Computador Video beam
Video propuesto en la guía http://educacion.practicopedia.lainformacion.com/ciencias
-naturales/como-son-las-categorias-taxonomicas-
16633
2 horas ACTIVIDAD 2: Extracción de aloína y mucílago de Aloe vera
Realizar la extracción de la aloína y del mucilago de la planta de Aloe vera, siguiendo el protocolo descrito en la guía. Los estudiantes trabajan en grupo.
Material de laboratorio Hojas de Aloe vera
2 horas ACTIVIDAD 3: Hidrocarburos (alcanos, alquenos, alquinos y aromáticos)
Introducción o iniciación al tema. Explicación del tema Desarrollo de la actividad propuesta. Realizar pruebas cualitativas para la identificación de enlaces dobles y aromáticos en los extractos de Aloe vera
Guías Computador Video beam Material de laboratorio Reactivos Aloína Mucílago Videos propuestos en la guía https://www.youtube.com/wat
ch?v=Un5cZV89gko
61
Los estudiantes trabajan en grupo.
60 minutos ACTIVIDAD 4:Funciones orgánicas oxigenadas Introducción o iniciación al tema. Explicación de las funciones orgánicas oxigenadas Desarrollo de la actividad propuesta Trabajo de forma grupal.
Guías Computador Video beam Video propuesto en la guía https://www.youtube.com/wat
ch?v=WZQBOWJ4VTA
2 horas ACTIVIDAD 5 : Funciones orgánicas oxigenadas, los alcoholes
Introducción o iniciación al tema Explicación de los alcoholes Desarrollo de la actividad. Realizar pruebas cualitativas para la identificación de los tipos de alcoholes y fenoles en los extractos de aloína y mucílago. Los estudiantes trabajan en grupo.
Guías Computador Video beam Material de laboratorio Reactivos Aloína Mucílago
62
2 horas ACTIVIDAD 6: Funciones orgánicas oxigenadas, los aldehídos y las cetonas
Introducción o iniciación al tema. Explicación del tema. Desarrollo de la actividad. Realizar pruebas cualitativas para la identificación alcoholes y fenoles en los extractos aloína y mucílago del Aloe vera Los estudiantes trabajan en grupo.
Guías Computador Video beam Material de laboratorio Reactivos Aloína Mucílago Video propuesto en la guía https://www.youtube.com/watch?v=rGfx5gmFyJA
2 horas ACTIVIDAD 7: Los ácidos carboxílicos. Introducción o iniciación al tema. Explicación del tema. Desarrollo de la actividad. Realizar pruebas cualitativas para la identificación ácidos carboxílicos extractos aloína y mucílago del Aloe vera. Los estudiantes trabajan en grupo.
Guías Computador Video beam Material de laboratorio Reactivos Aloína Mucílago Video propuesto en la guía https://www.youtube.com/watch?v=R6PNL6H8KaA
63
2 horas ACTIVIDAD 8: Biomoléculas: “los carbohidratos” Introducción o iniciación al tema Explicación de los aldehídos y cetonas Desarrollo de la actividad Realizar pruebas de tubos para determinar la presencia de carbohidratos en los extractos de Aloe vera. Los estudiantes trabajan en grupo.
Guías Computador Video beam Material de laboratorio Reactivos Aloína Mucílago https://www.youtube.com/watch?v=aTjjmq-Mdlk
ACTITUDES
• Interés por la química orgánica. • Reconocimiento de las funciones químicas oxigenadas.
• Curiosidad por el estudio de las plantas.
EVALUACIÓN
Para evaluar la unidad didáctica, se aplicará un pre-test y un post- test Se evaluarán las actividades propuestas en cada actividad.
Aplicar Pre test- Post test Cuestionario Anexo A
64
4.3 APLICACIÓN Y VALIDACIÓN DE LA UNIDAD DIDÁCTICA
La aplicación de la Unidad Didáctica se realizó con ocho actividades. La primera de ellas
tenía como objetivo realizar la introducción a las características, clasificación y usos de la
planta Aloe vera. La clase inició con la explicación, por parte del docente, de las
características de la planta, origen y clasificación taxonómica. Posteriormente los
estudiantes trabajaron de manera individual respondiendo preguntas acerca de la
exposición magistral. Finalmente, se realizó un trabajo grupal clasificando
morfológicamente la hoja del Aloe vera (Anexo C-2). Con estas actividades se despertó el
interés por los contenidos de la unidad didáctica, igualmente permitieron desarrollar en los
estudiantes competencias de tipo conceptuales, científicas como la indagación y la
explicación.
En la segunda actividad se realizó la práctica de laboratorio para la extracción de la aloína
y el mucílago (Anexo C-3), sustancias que se utilizaron durante el desarrollo de la unidad.
Los estudiantes trabajaron en grupos, que se conformaron con anterioridad, asumiendo
diferentes roles, lo que permitió la distribución del trabajo. Esta actividad generó motivación
en los alumnos ya que todos participaron de manera activa y la práctica se desarrolló de
una forma organizada, cumpliendo así el objetivo de obtener y reservar los extractos de la
planta.
Las actividades de la tres a la ocho se desarrollaron con la siguiente estructura: se iniciaba
con la presentación de los conceptos teóricos mediante la exposición por parte del docente
y resolviendo dudas relacionadas con el tema. Luego, se observaron los videos sugeridos
para ampliar el tema, con estos se buscaba facilitar e integrar la tecnología a la enseñanza
de la química. Posteriormente, se realizaron las actividades propuestas en la sección “Hazlo
y aprende” para facilitar el aprendizaje colaborativo-cooperativo; estas actividades se
realizaron en grupos. Finalmente, en la parte “Manos a la obra” se realizaron las pruebas
cualitativas con los extractos del Aloe vera; esta sección de las actividades permitió a los
estudiantes adquirir habilidades y destrezas en la ejecución de prácticas de laboratorio.
Las actividades, que se realizaron en su mayoría en grupo, permitieron que los estudiantes
colaboraran con las tareas asignadas tanto en el “Hazlo y aprende” como en las
experiencias de laboratorio. Debido a que el modelo de trabajo propuesto pretendía que
todos los estudiantes colaboraran en todas las actividades y que cada uno cumpliera un rol
de acuerdo con sus habilidades, los roles que desempeñaron los estudiantes fueron una
65
estrategia que permitió identificar las destrezas de los alumnos y realizar el trabajo de una
manera más organizada y productiva. Además, el trabajo colaborativo- cooperativo permitió
el enriquecimiento de las relaciones sociales, comunicativas y de liderazgo entre los
estudiantes, debido a que durante todas las sesiones trabajaron con los mismos
compañeros asignados, intercambiaron información, estuvieron motivados tanto para
lograr su propio aprendizaje como para desarrollar los logros de los demás.
Los miembros del grupo dieron a conocer sus puntos de vista de una manera abierta, así
que, en el intercambio de ideas y experiencias lograron consolidar sus conclusiones y
mejorar la habilidad para opinar y escuchar a las demás. Cada grupo de trabajo fue guiado
por el Director científico quien con su liderazgo permitió organizar las actividades de manera
efectiva y de ésta forma cumplir el objetivo de cada actividad. Los estudiantes se apoyaron
unos a otros fomentando la responsabilidad y el compromiso con los demás.
Los estudiantes respondieron de una manera positiva a la aplicación de la unidad didáctica
mostrando interés por las actividades. Éste interés se vio reflejado en la participación, en la
búsqueda de los materiales necesarios para el desarrollo de cada actividad y en la
curiosidad por el estudio de la planta. La experiencias de laboratorio fueron parte
motivadora para los estudiantes debido a que en los cursos anteriores de química las
experiencias prácticas no era realizadas con frecuencia, estas experiencias de laboratorio
generaron una mayor articulación entre la teoría y la práctica y permitieron desarrollar
habilidades como las de indagación, observación y la predicción.
Finalmente la estrategia de trabajo abordada el aprendizaje colaborativo – cooperativo
permitió cumplir con las metas propuestas en la Unidad Didáctica, que los estudiantes
mostraran mayor interés por el estudio de la química y se motivaran el aprendizaje de las
funciones orgánicas oxigenadas. Además convirtió a los estudiantes en los protagonistas
de su propio aprendizaje, desarrollando sus competencias y habilidades científicas, reforzó
sus relaciones interpersonales y les permitió adquirir un aprendizaje significativo. Se
destacó también el rol del docente como dinamizador de los procesos educativos basados
en el diálogo y la mediación en la orientación de los grupos de trabajo.
4.3.1 APLICACIÓN DEL POST- TEST
Para la validación de la unidad didáctica se aplicó una evaluación final (Post- test) (ANEXO
A). Las preguntas siete a la doce planteadas en el Pre-test fueron realizadas en el Post-test
para determinar la apropiación de las temáticas por parte de los estudiantes.
66
La información se presenta haciendo una comparación entre los resultados del pre- test y
el post test.
Gráfica 4-13 Comparación de resultados entre Pre Test y Post Test. Pregunta 7
El tema sobre el grupo carbonilo, representativo de los aldehídos y las cetonas, se
desarrolló en la actividad seis, en la cual se realizaron los ensayos para la determinación
de estos grupos funcionales oxigenados, usando la prueba de 2,4-dinitrofenihidrazina y la
prueba de Tollens en los extractos de aloína y mucílago de la planta de aloe vera. Esta
actividad generó en los estudiantes un aprendizaje significativo que se evidenció en el Post
–test, en el cual el 96,67% de los estudiantes respondieron correctamente a la pregunta 7
seleccionando la D. Al comparar los resultados del Post-test con el Pre- Test, donde solo el
16,16 % de los estudiantes acertaron en la respuesta (Gráfica 4-13), se evidenció que con
la estrategia aplicada los estudiantes tuvieron mayor claridad en el manejo de los
conceptos, logrando así reconocer y diferenciar los aldehídos de las cetonas por la posición
del grupo carbonilo en los carbonos primarios o secundarios respectivamente.
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
100,00%
PRE -TEST POST -TEST
16,67%
0,00%
56,67%
3,33%10,00%
0,00%
16,67%
96,67%
PREGUNTA 7: Los aldehídos también presentan el grupo funcional carbonilo pero a diferencia de las cetonas, poseen un
átomo de hidrógeno sobre el carbono de este grupo. ¿Cuál de las siguientes moléculas NO es un aldehído?
A B C D
67
Gráfica 4-14 Comparación de resultados entre Pre Test y Post Test. Pregunta 8
La unidad didáctica giró alrededor de la molécula de aloína, con la cual se realizaron
pruebas cualitativas de identificación de grupos funcionales oxigenados presentes en esta
molécula. Estas pruebas se realizaron con el objetivo de permitir el aprendizaje de las
características de estos grupos. En la gráfica 4-14 se evidencia que en el Pre- test el 53,33%
acertaron en la C, la cual era la respuesta correcta y en el Post –Test este porcentaje
aumenta a 63,33 %, aunque no es un porcentaje tan representativo, se puede decir que
gracias a las actividades aplicadas se mejoró el proceso de identificación de grupos
funcionales oxigenados en moléculas polifuncionales en algunos de los estudiantes. El
resultado poco satisfactorio en esta pregunta puede ser una consecuencia de los diferentes
ritmos y estilos de aprendizaje que se presentan en un aula de clase. Identificando así
estudiantes que necesitan un refuerzo en el tema. Cada estudiante aprende de manera
distinta a las demás, cada persona utiliza diferentes estrategias, aprende con diferentes
velocidades e incluso con mayor o menor eficacia, aunque tengan las mismas
motivaciones, el mismo nivel de instrucción, la misma edad o estén estudiando el mismo
tema (Navarro , 2008).
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
70,00%
PRE -TEST POST -TEST
23,33%16,67%13,33%
20,00%
53,33%
63,33%
10,00%
0,00%
PREGUNTA 8 : La siguiente estructura presenta varios grupos funcionales, identifíquelos y selecciones la respuesta correcta
A B C D
68
Gráfica 4-15 Comparación de resultados entre Pre Test y Post Test. Pregunta 9
Gráfica 4-16 Comparación de resultados entre Pre Test y Post Test. Pregunta 12
En la molécula de aloína y en el mucílago se encuentran presentes los carbohidratos,
temática que fue abordada en la actividad ocho de la unidad didáctica (Anexo B), en esta
sección se desarrollaron diferentes actividades entorno a este tema y se realizó la prueba
experimental de Molish para la identificación de carbohidratos. Estas actividades generaron
buenos resultados, que se evidenciaron en las preguntas 9 (gráfica 4-15) y 12 (gráfica 4-
16), ya que en las dos gráficas se observa que hay un aumento en los estudiantes que
acertaron en la respuesta correcta. Para la pregunta 9 en el Pre Test el 26,67% de los
estudiantes seleccionaron la C, que es la respuesta correcta y, en el post test el 73,3%,
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
PRE -TEST POST -TEST
23,33%13,33%
30,00%
10,00%
26,67%
73,33%
20,00%
3,33%
PREGUNTA 9:La siguiente molécula tiene varios grupos funcionales señalados, cuál de ellos es un carbohidrato o
azúcar simple.
A B C D
0,00%
10,00%
20,00%
30,00%
40,00%
50,00%
60,00%
PRE -TEST POST -TEST
23,33%
33,33%
56,67%
23,33%
13,33%
3,33%6,67%
40,00%
PREGUNTA 12:Los carbohidratos, en general, son llamados sacáridos. Los monosacáridos o carbohidratos simples son los
azúcares que se pueden clasificar en aldosas si tienen una función aldehído, y cetosas si tienen una función cetona.
A B C D
69
evidenciándose un aumento de respuestas acertadas en un 46, 63 %. En la pregunta 12 la
respuesta correcta era la D, en el Pre Test el 6,67% respondió acertadamente, en el Post
Test solo un 40% eligió la respuesta correcta. Sin embargo estos últimos resultados no son
satisfactorios ya que el porcentaje de estudiantes que respondieron bien fue menor al 50
%. Estos resultados indican que la temática de carbohidratos no fue entendida totalmente
por todos los estudiantes, por lo tanto se hace necesario dedicar más tiempo para
profundizar el trabajo de la actividad 8 de la unidad didáctica, para aclarar las dudas de
los estudiantes.
Gráfica 4-17 Comparación de resultados entre Pre Test y Post Test. Pregunta 10
En la actividad seis de la unidad didáctica se abordaron los temas de los aldehídos y las
cetonas, resaltando el tema de las antraquinonas como un grupo especial de cetonas que
se encuentra en forma natural en algunas plantas y se relacionó con la estructura de la
molécula de la aloína. Con esta actividad los estudiantes profundizaron su conocimiento y
mejoraron un poco los resultados en el Post- Test en un 13,34 %, ya que el 43,33% de los
estudiantes en el Pre Test acertaron en la respuesta correcta seleccionando la A; en el Post
Test el 56,67% respondieron correctamente. Teniendo en cuenta los resultados anteriores
el cambio conceptual de todos los estudiantes no es el esperado, debido a que aún se
presentaron un porcentaje de estudiantes que no reconocen la estructura de una
antraquinona. Esto se puede atribuir a que en la actividad seis no se profundiza el tema.
Debido a esto se hace necesario complementar el tema durante el desarrollo de la unidad.
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
PRE -TEST POST -TEST
43,33%
56,67%
13,33% 10,00%
23,33%
3,33%
20,00%30,00%
PREGUNTA 10: Las antraquinonas es un compuesto orgánico aromático, derivado del antraceno, que se encuentra en forma natural en las hojas de algunas plantas. Estos compuestos tiene un efecto catártico, es decir que tiene efecto laxante. Cuál de las
siguie
A B C D
70
Gráfica 4-18 Comparación de resultados entre Pre Test y Post Test. Pregunta 11
Las prácticas experimentales son una herramienta didáctica que puede generar resultados
excelentes en la enseñanza de la química, pues propician la motivación, la disposición al
trabajo en grupo, la capacidad de indagación, entre otras. Además ayudan al estudiante a
comprender fácilmente la química orgánica. Los resultados obtenidos en el Post –Test, en
la pregunta once, muestran que el objetivo de comprender las pruebas de reconocimientos
de alcoholes se cumplió y se evidenció en los porcentajes obtenidos, ya que el 73,33% de
los estudiantes respondieron acertadamente la B, en comparación con el Pre- Test en que
solo el 30% tenían claridad del tema.
Los resultados obtenidos en la mayoría de las preguntas del Post-Test evidenciaron un
avance en el aprendizaje de los estudiantes, sugiriendo que las actividades planteadas en
la unidad didáctica son una herramienta que permite explicar de manera fácil y sencilla la
temática de los grupos funcionales oxigenados. Sin embargo los porcentajes de respuestas
correctas de las preguntas 8, 10 y 12 no fueron superior al 60 %, esto no indica el fracaso
de las actividades, al contrario, ofrece una oportunidad para evaluar y mejorar la manera
en la cual se abordan determinadas temáticas.
La estrategia además, permitió fortalecer habilidades comunicativas y sociales en los
estudiantes. La división del trabajo grupal con la asignación de roles propició en los
estudiantes el cumplimiento de responsabilidades individuales para garantizar el éxito en
los objetivos comunes en el desarrollo de cada actividad. Las prácticas experimentales
permitieron el desarrollo de habilidades y destrezas científicas, puesto que con las prácticas
0,00%
20,00%
40,00%
60,00%
80,00%
PRE -TEST POST -TEST
46,67%
10,00%
30,00%
73,33%
3,33%10,00%
20,00%
6,67%
PREGUNTA 11: Si en un laboratorio se oxida un alcohol de 6 carbonos y se aplican las pruebas de reconocimiento de grupos funcionales obteniendo un espejo de plata y coloración morada con almidón, se espera que después de la oxidación se haya una
mezcla de
A B C D
71
los estudiantes observaron fenómenos, respondieron preguntas, discutieron sus
observaciones y llegaron a una conclusión.
Finalmente estos resultados permitieron reflexionar acerca de la enseñanza de la química,
incentivando la búsqueda de nuevas metodologías y/o estrategias didácticas encaminadas
al mejoramiento continuo de la enseñanza de esta asignatura.
72
CAPITULO 5 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
5.1 CONCLUSIONES
Se logró diseñar y aplicar un instrumento de evaluación (Pre Test) que permitió
determinar los conocimientos previos de los estudiantes frente a los grupos
orgánicos oxigenados y los saberes y creencias que tenían de la planta Aloe vera.
Los resultados del Pre Test permitieron determinar las temáticas que debían ser
abordadas para la comprensión de este tema.
La unidad didáctica que se diseñó basándose en el modelo de enseñanza
colaborativo-cooperativo, incentivo la participación ‘activa’ de los estudiantes y
docentes, ya que el conocimiento se adquirió a través de las interacciones alumno-
alumno y alumno-docente. Con la unidad didáctica se realizó una aproximación al
estudio conceptual de los compuestos orgánicos oxigenados, se incluyó la
identificación cualitativa en el laboratorio de éstos grupos funcionales en la planta
de Aloe vera. De esta manera se generó en el estudiante un aprendizaje
significativo, el desarrollo de habilidades grupales y competencia científicas como
la indagación
La aplicación de la unidad didáctica despertó el interés de los estudiantes por el
aprendizaje de las funciones orgánicas oxigenadas, fomentando la elaboración de
ambientes de aprendizaje, involucrando a los alumnos en la búsqueda y elaboración
del conocimiento, mediante las estrategias y actividades apropiadas, permitiendo
así relacionar la teoría con las prácticas experimentales, que propiciaron en los
estudiantes un aprendizaje significativo del tema, desarrollar habilidades y destrezas
tanto procedimentales como científicas.
En los resultados del post test se evidenció un cambio conceptual en la mayoría de
los estudiantes, esto muestra la efectividad de la unidad didáctica para el
aprendizaje significativo de los grupos funcionales oxigenados orgánicos.
La unidad didáctica buscó fomentar una mayor participación del estudiante, en el
aprendizaje de la química orgánica, conduciéndolo hacia la construcción de un
pensamiento científico.
El diseño de una unidad didáctica que incluya prácticas del laboratorio, es una
herramienta eficaz para poder llevar a cabo la enseñanza de la química, ya que
73
permite relacionar la teoría con la práctica, y es una fuente de motivación para el
trabajo en clase.
5.2 RECOMENDACIONES
Para el desarrollo de la unidad didáctica se recomienda motivar a los estudiantes,
comprometerlos con el trabajo en equipo, organizar los grupos de trabajo de cuatro
a cinco estudiantes para potenciar el desarrollo de cada uno de los miembros del
equipo.
Desarrollar las actividades de la unidad didáctica, ampliando los tiempos de
ejecución para permitir una mayor profundización y fortalecimiento de los temas.
Explicar con más detalle la actividad ocho de la unidad didáctica, ya que es un tema
complejo y los estudiantes pueden presentar dificultades en la evaluación.
74
ANEXOS
ANEXO A: PRUEBA DIAGNÓSTICA
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA
FACULTAD DE CIENCIAS MAESTRÍA EN ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS EXACTAS Y
NATURALES
PRUEBA DIAGNÓSTICA (PRE-TETS)
Las siguientes preguntas tienen como objetivo reconocer los saberes y creencias frente a los propiedades farmacológicas de la sábila Aloe vera ( Barbadensis miller).
Marque con una X la opción que considere correcta
1. ¿Conoce usted la planta de sábila Aloe vera (Barbadensis miller)?
Si _______ No _________
2. ¿Usted o su familia ha utilizado la sábila Aloe vera ( Barbadensis miller) para algún
remedio en particular?
Sí_______No _________ ¿Cuál?_________________________
3. Ha utilizado productos comerciales que contengan sábila Aloe vera (Barbadensis
miller)?
Si _______ No _________
¿Cuáles?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
4. Marque con una X las casillas que considere necesarias si usted ha utilizado la sábila Aloe vera en alguna de estas situaciones
Cicatrización de heridas
Quemaduras de la piel
Manchas en la piel
Cuidado del cabello
Hidratación de la piel
Acné
NOMBRE:________________________________________________________CURSO_______________
SEXO: F_______ M_________ EDAD:__________ ESTRATO SOCIOECONÓMICO:________________
75
Bebidas
Estreñimiento
Laxante
Decoración
Amuleto
Otros_______________________________________
5. ¿Cree usted que la sábila Aloe vera ( Barbadensis miller) tenga poderes curativos?
Sí _______ No _________
6. ¿Cómo se enteró que la sábila puede ser utilizada en diferentes remedios y productos cosméticos?
Abuelos
Madre
Internet
Televisión
Radio
Libros o revistas
Otros _____________________
Las siguientes preguntas tienen como objetivo reconocer pre-saberes y las capacidades
cognitivas que poseen los estudiantes de grado undécimo en el tema de química orgánica.
7. Los aldehídos presentan el grupo funcional carbonilo pero a diferencia de las cetonas, poseen un átomo de hidrógeno sobre el carbono de este grupo. ¿Cuál de las siguientes moléculas NO es un aldehído?
A. C.
B. . D.
76
8. La siguiente estructura presenta varios grupos funcionales, identifíquelos y selección la respuesta correcta
A. Cetona – éter – alcohol B. Ácido carboxílico – éter – alcohol C. Cetona – alcohol – fenol D. Éter – aldehído –ácido carboxílico
9. La siguiente molécula tiene varios grupos funcionales señalados, cuál de ellos es un carbohidrato o azúcar simple.
A. A
B. B
C. C
D. D
10. Las antraquinonas son compuestos orgánicos aromáticos derivado del antraceno,
que se encuentra en forma natural en las hojas de algunas plantas. Estos
compuestos tienen un efecto catártico, es decir que tiene efecto laxante. ¿Cuál de
las siguientes estructuras pertenece a una antraquinona?.
A. C.
B. D.
11. Los alcoholes pueden ser oxidados a cetonas, aldehídos o ácidos carboxílicos de acuerdo con el tipo de alcohol que reacciona, como se muestra en el siguiente diagrama.
Si en un laboratorio se oxida un alcohol de 6 carbonos y se aplican las pruebas de reconocimiento de grupos funcionales obteniendo un espejo de plata y coloración morada con almidón, se espera que después de la oxidación se haya formado una mezcla de:
12. Los carbohidratos, en general, son llamados sacáridos. Los monosacáridos o carbohidratos simples son los azúcares que se pueden clasificar en aldosas si tienen una función aldehído, y cetosas si tienen una función cetona.
¿Cuál de las siguientes observaciones es CORRECTA respecto a las cetosas y aldosas? A. El grupo de los azúcares simples pertenecen al grupo de los ácidos carboxílicos. B. El grupo de los azúcares simples únicamente poseen el grupo hidroxilo (OH) C. El grupo de los azúcares simples poseen carbonos con enlaces triples . D. El grupo de los azúcares simples hay polihidroxialdehidos y polihidroxicetonas.
YESSICA MARTIN BAUTISTA
LICENCIADA EN QUÍMICA
ANEXO B: UNIDAD DIDÁCTICA APRENDEMOS QUÍMICA CON EL ALOE VERA
PRESENTACIÓN
Esta unidad didáctica se diseña como una estrategia para la enseñanza –
aprendizaje de la química orgánica de los estudiantes de grado once, basándose
en el estudio de una planta de Aloe vera. Esta planta en la actualidad se emplea
para la fabricación de bebidas, productos cosméticos y medicinales, gracias a lo
anterior, se genera un contexto que puede llegar a ser más llamativo para el
estudiante. La unidad se plantea como una estrategia sencilla que permita mejorar
el aprendizaje de la química orgánica en el último año de educación básica
secundaria y surge de la necesidad de buscar alternativas para ayudar a
complementar el trabajo en el aula.
Se utilizarán en la unidad didáctica experiencias de laboratorio como estrategias
de afianzamiento del conocimiento, en donde el estudiante trabaja en grupo,
realiza pequeñas experiencias prácticas, discute con sus compañeros de grupo y
se responde preguntas de la experiencia. Se realizará una socialización con el
curso y se propiciaran las discusiones de las temáticas.
El trabajo se realiza mediante el modelo de aprendizaje colaborativo-cooperativo,
el cual permite el desarrollo científico en el aula mediante redes y equipos de
trabajo. Además se asumen de manera conjunta los retos del desarrollo científico,
aportando a la validación del conocimiento y al proceso de aprendizaje de sus
compañeros.
De esta manera se definirán roles para cada uno de los miembros del grupo que
estarán asignados de la siguiente manera: Director científico que es quien
coordina las actividades que se van a realizar, el responsable de materiales que
ayudará a recoger los materiales que se necesitan para el trabajo en grupo, el
vocero quien será el encargado de comunicar los resultados y observaciones del
grupo y, finamente, el secretario que se encarga de llevar un registro escrito de
los resultados de las diferentes actividades (figura 1). Sin embargo los estudiantes
también trabajarán de forma individual en la asignación de actividades y consultas,
las cuales aportarán al trabajo grupal en la socialización.
La unidad didáctica está dividida en ocho actividades, en cada actividad se
resaltan tres partes:
Es la parte teórica o
conceptual de los temas
Figura 1: Aprendizaje cooperativo en ECBI (enseñanza de las ciencias basadas en la indagación)
Son preguntas relacionadas
con el contexto, que permite al
estudiante consultar y
argumentar sobre los temas
propuestos.
Es la parte experimental
donde se realizan una serie de
experiencias prácticas para
determinar la presencia de
grupos funcionales
oxigenados y carbohidratos
en los extractos de aloína y de
mucílago de la planta Aloe
vera.
Las actividades que se proponen en la unidad didáctica son:
ACTIVIDAD TEMA
Actividad # 1 Conozcamos la sábila (Aloe Vera Barbadensis miller)
Actividad # 2 Extracción de aloína y mucílago de aloe vera
Actividad # 3 Hidrocarburos (alcanos, alquenos, alquinos y
aromáticos)
Actividad # 4 Funciones orgánicas oxigenadas
Actividad # 5 Funciones orgánicas oxigenadas: los alcoholes
Actividad # 6 Funciones orgánicas oxigenadas: los aldehídos y
cetonas
Actividad # 7 Ácidos carboxílicos
Actividad # 8 Biomoléculas “los carbohidratos”
Actividad # 1: CONOZCAMOS LA SÁBILA (Aloe Vera
Barbadensis miller)
OBJETIVO: Reconocer la taxonomía, características morfológicas y los usos de
la planta de sábila (Aloe vera Barbadensis miller)
LA SÁBILA
La planta de Aloe vera (Figura1.1) es procedente de África, de la península de Arabia. Su nombre genérico Aloe viene del término árabe alloeh que significa sustancia brillante y amarga, también se conoce con el nombre de sábila; que proviene de la deformación del vocablo árabe Çabila que significa planta espinosa. Fue traída al continente americano por Cristóbal Colón en los tiempos del descubrimiento de América, ya que era utilizada como medicina para su tripulación (Vega et al 2005).
La
planta de Aloe suele tener
tallos cortos,
hojas carnosas
lanceoladas
que se
disponen
formando
rosetones en el
extremo de los
tallos, tiene flores
tubulares de color rojo o amarillo,
agrupados en ramilletes.
La altura puede variar desde algunos
centímetros hasta un metro, dependiendo de la
especie.
Figura 1.1: Planta de SábilaTomado de : http://3.bp.blogspot.com/-
zn4Lc72ehbQ/Vjj7IkyjvUI/AAAAAAAAB0E/d0a-nnxO9M8/s1600/sabila.jpg
Figura 1.2: Partes de la planta de sábila Tomado de : https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/
3/35/Aloe -007.jpg
Revisar el siguiente video
para entender que es la
taxonomía
http://educacion.practicope
dia.lainformacion.com/cien
cias-naturales/como-son-
las-categorias-
taxonomicas-16633
Presenta un fruto capsular y las semillas son numerosas y negras. Puede llegar
a vivir alrededor de unos doce años (Vega et al 2005).
Tabla 1Clasificación Taxonómica Del Aloe Vera (ITIS, 2016)
ESTRUCTURA DE LA HOJA DE SÁBILA
La sábila posee hojas elongadas, carnosas y ricas en agua, éstas pueden alcanzar
una altura aproximada de 50 a 70 cm; posee tallos de 30 a 40 cm de longitud, y
tiene el borde espinoso dentado; las flores son tubulares, colgantes, amarillas
(Figura 1.3) (Ferraro G. , 2009).
Cada hoja se compone por tres capas:
1. La capa interna es un gel transparente que contiene 99% de agua
(mucilago) y el resto está compuesto de aminoácidos, lípidos, esteroles y
vitaminas.
2. La capa intermedia o látex que es la savia amarillo amarga (Aloína) que
contiene antraquinonas y glucósidos.
3. La capa externa gruesa la cual se conoce como corteza, tiene la función de
proteger y además realiza la síntesis de carbohidratos y proteínas. En la
corteza se encuentran los vasos vasculares que son los responsables del
transporte de sustancias como el agua (xilema) y almidón (floema) (Ferraro
G. , 2009).
REINO Plantae
SUB-REINO Tracheobionta (Plantas vasculares)
DIVISIÓN Magnoliophyta o Angioespermae CLASE Liliopsida o Monocotyledoneae SUB- CLASE Liliidae ORDEN Asparagale FAMILIA Aloaceae
GENERO Aloe ESPECIE Vera
Figura 1.3: Estructura de la hoja de sábila. Tomado de : https://elclubdelaloevera.files.wordpress.com/2011/03/hoja-aloe-
corte-transversal.gif
Químicamente el Aloe vera posee compuestos fenólicos que son generalmente
clasificados en dos grupos: las cromonas, como la aloensina y las antraquinonas
estos compuestos se encuentran en la capa interna de las células epidermales.
La aloína es el principal componente de la sabia, que la planta secreta como unos
mecanismos de defensa para alejar a posibles depredadores debido a su olor y
sabor desagradable. La aloína pose propiedades laxantes la sabia se utiliza en
algunos productos farmacéuticos (Dominguez et al, 2012).
Se han reconocido aproximadamente 75 principios activos potenciales, alguno de
los cuales se pueden observar en la Tabla # 2.1.
Tabla 2.1: Principios activos del Aloe vera adaptación de (Ferraro G, 2009)
Antraquinonas Sacaridos Vitaminas Aminoacidos no esenciales
Componentes inorganicos
enzimas Aminoacidos esenciales
miscelánea
Aloína Celulosa B1 tiamina
Histidina Calcio Cicloxigenasa Lisina
Colesterol
Barbaloína Glucosa B2 riboflavina
Arginina Sodio Oxidasa Treonina Trigliceridos
Isobarbaloína Manosa B6 piridoxina
Hidroxiprolina Cloro Amilasa Valina Esteroides
Antranol L ramosa Acido folico
Ácido aspártico
Magnesio Catalasa Luecina Bea-citosteroles
Acido alcetico
Aldopentos Vit C Ácido glutámico
Zinc Lipasa Isoleucina Acido úrico
Ester de acido claminico
Vit A Prolina Cromo Fosfatasa alcalina
Fenilalanina Giberelina
Aloe emodina Vit E Glicina Cobre Carboxipeptidasa Metionina Lignina
Emidina Colina Alanina Manganeso
La aloína es un líquido de color amarillo limón a amarillo oscuro y sabor amargo.
Es un catártico perteneciente al grupo de las antraquinonas. Tiene una masa
molecular de 418,39 g/mol su fórmula molecular es C21H22O9 y su estructura se
muestra en la figura 1.4 (Saveedra , et al, 2012).
Figura 1.4: Fórmula estructural de la aloína Tomada de
http://www.scielo.org.ve/img/inhrr/43n1/art05f1.jpg
1. ¿Cuál es el significado y el origen de la palabra Aloe?
____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
2. ¿De dónde proviene el nombre de sábila? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
3. ¿Cuáles son las principales partes que componen la hoja de la sábila?-___________________________________________________________________________________________________________________________________________________
4. ¿Cuál es la composición química del aloe vera?
_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________.
1. Realizar la clasificación morfológica de la hoja de sábila, para esto se necesita de una hoja de sábila (penca de sábila) y las siguientes claves morfológicas de la hoja de una planta.
Antes se debe saber cuáles son las partes de una hoja observa la imagen 1.5.
Completa la siguiente tabla, utilizando la información de las claves morfológicas que se encuentran a continuación:
ESPECIE LIMBO BORDE ÁPICE BASE NERVADURA
Aloe Vera
CLAVES MORFOLÓGICAS Figura 1: Forma de la hoja o limbo
Figura 1.6: Forma de la hoja o limbo Tomado de: http://3.bp.blogspot.com/-kJ0sEe-7v-
U/VqnRnpvg8-I/AAAAAAAAKZQ/0TCbGo5fpfs/s1600/hojasformas.jpg
Figura1.5: Partes de una hoja Tomada de: http://www.permacultura.org.mx/images/tematica/botanica/partes_hoja.jpg
Figura 2: Tipo de borde o margen
Figura # 3: Forma del ápice
Figura # 4: Forma de la base I
Figura 1.7:Tipo de borde o margen delas hojas. Tomado de: :http://3.bp.blogspot.com/-
fO1LNuVOmJ0/VqnRoKUJBsI/AAAAAAAAKZI/Bzr8cl7TbOw/s1600/hojasmargen.j
pg
Figura 1.8: Forma de la hoja .Tomado de: http://www.biologia.edu.ar/botanica/tema2/images2/m
argen.jpg
Figura 1. 9: Forma del ápice de las hojas Tomado de: http://1.bp.blogspot.com/-w_UItxTcb0I/VqnRniE8z_I/AAAAAAAAKZA/1cvd1gAlioc/s320/hojasapice.jpg
Figura 1.10: Forma de la base de las hojas. Tomado de: http://1.bp.blogspot.com/-
I3kTuJPIxic/VqnRnj1CbjI/AAAAAAAAKY8/FkoUCop4O1Y/s320/hojasbases.jpg
Figura # 5: NERVADURA
Figura 1.11: Tipos de Nervadura. Tomado de:
http://estag.fimagenes.com/img/4/Y/3/M/Y3M_900.jpg
Actividad # 2: EXTRACCIÓN DE ALOÍNA Y MUCÍLAGO DE
ALOE VERA
OBJETIVO: Conocer la técnica de extracción de Aloína por método de sangrado
y del mucílago por maceración.
ALOE VERA
La planta de Aloe vera se compone de raíz, tallo, hojas y flores. Las hojas crecen
alrededor del tallo a nivel del suelo en forma de roseta, desde el centro hacia arriba
crece el tallo que al florecer forma densos racimos de flores tubulares amarillas o
rojas (Reynolds & Dweck, 1999).
La corteza representa aproximadamente del 20 al 30% del peso de toda la planta
y dicha estructura es de color verde o verde azulado. El parénquima, conocido
comúnmente como pulpa o gel se localiza en la parte central de la hoja y
representa del 65 al 80 % del peso total de la planta, entre la corteza y la pulpa,
ocupando toda la superficie interna de la hoja, se encuentran los conductos de
aloína que son una serie de canales longitudinales de pocos milímetros de
diámetro por donde circula la savia de la planta, conocida como acíbar. El acíbar
se puede obtener dejando fluir el líquido de los conductos de aloína; dicha
sustancia tiene usos farmacéuticos como laxante (Dominguez, et al 2012).
En esta práctica de laboratorio de enseñará la técnica simple de sangrado para la
extracción de la Aloína, y la obtención de mucilago por maceración o lícuado.
MATERIALES
Vaso de precipitado de 250mL
Bisturí Papel aluminio Pinzas Soporte universal Nuez doble 2 Frascos ámbar Mortero y pistilo
PROCEDIMIENTO
Extracción de la aloína
Seleccionar la hoja de sábila
Lavar la hoja con abundante agua, para quitar cualquier
tipo de contaminante.
Colocar papel aluminio a un vaso de precipitado, para evitar el contacto de la luz
con la muestra.
Colocar el vaso de precipitado sobre un baño de hielo o compresa fria.
Con un bisturí realizar un corte transversal en la base
de la hoja, y cortes longitudinales en los bordes
de la hoja.
Colocar la hoja verticalmente (ver montaje figura 2.1) sobre el vaso de precipitado para recolectar
la Aloína por sangrado alrededor de dos horas.
Una vez terminado el sangrado retirar la hoja y recolectar la muestra con una jeringa y colocar en un
frasco ambar limpio.
Reservar la muestra en el congelador
Figura 2.1 Montaje de sangrado de aloína
Extracción del mucilago
Utilizar la hoja de la sábila de la experiencia anterior, a la cual se le
ha extraido la aloína por sangrado
Con un bisturí retirar la corteza de la hoja.
Figura 2.2
Colocar el mucílado en un mortero.
Realizar la maceración del mucílago utilizando
el pistilo.
Reservar la muestra en un frasco ambar y
conservar en la nevera .
Figura 2.2 Retirar corteza de la hoja de sábila
Actividad # 3: HIDROCARBUROS (ALCANOS, ALQUENOS,
ALQUINOS Y AROMÁTICOS)
OBJETIVOS:
Comprender la formación, estructura, nomenclatura y propiedades de los
alcanos, alquenos, alquinos y aromáticos.
Realizar las pruebas experimentales cualitativas (Bayer y ensayo
formaldehido ácido sulfúrico) para identificar la presencia de instauraciones
y aromáticos en la aloína y mucílago del Aloe vera.
LOS HIDROCARBUROS
El carbono puede formar más compuestos que ningún otro elemento debido a que
los átomos de carbono la capacidad de formar enlaces carbono-carbono sencillo,
doble y triple y también de unirse entre sí, formando cadenas o estructuras cíclicas.
La mayor parte de los compuestos orgánicos se derivan de un grupo de compuestos
con conocidos como hidrocarburos debido a que están formados únicamente por
carbonos de hidrogeno y carbono. Con base a la estructura, los hidrocarburos se
dividen en dos clases principales: alifáticos y aromáticos. Los hidrocarburos
alifáticos no contienen el grupo benceno o anillo bencénico, en cambio los
hidrocarburos aromáticos si lo tiene (Chang, Quimica II, 2009).
HIDROCARBUROS ALIFÁTICOS
Se dividen en alcanos alquenos y alquinos y cicloalcanos.
Alcanos: tienen la formula general CnH2n+2 donde n = 1,2,… indica el número de
átomos de carbono en la molécula. La principal característica de las moléculas de
los hidrocarburos alcanos es que solo presentan enlaces covalentes sencillo. Los
alcanos se conocen como hidrocarburos saturados porque tienen el número
máximo de átomos de hidrogeno que pueden unirse con la cantidad de átomos de
carbono presentes (Chang, Quimica II, 2009).
En la figura 3.1 se representan las estructuras de los primeros cuatro alcanos de 1
a 4 carbonos, los cuales se encuentran en estado gaseoso. Los átomos de carbono
en todos los alcanos presentan hibridación sp3 (Chang, Quimica II, 2009).
Los primeros cuatro alcanos son gases a temperatura ambiente y del pentano al
decano son líquidos. Al aumentar su tamaño se incrementa el punto de ebullición.
Son compuestos no polares, por lo que su solubilidad en el agua es poca, son
solubles en la mayoría de compuestos orgánicos.
Los alcanos son los menos densos de todos los grupos de moléculas orgánicas.
Tienen densidades menores con respecto a la densidad del agua 1g/mL a medida
que aumenta el tamaño el alcano aumenta de densidad (Gomez, et al, 1990).
Se considera que los alcanos no son sustancias muy reactivas. Sin embargo en
condiciones adecuadas reaccionan (Chang, Quimica II, 2009) .
Alquenos: También llamados olefinas contiene por lo menos un doble enlace
carbono-carbono. Los alquenos tienen fórmula general CnH2n . el alqueno más
sencillo es el C2H4 etileno, ambos átomos de carbono presentan hibridación sp2 .
Figura 3.1: Estructura de los cuatro primeros alcanos Tomado de:https://image.slidesharecdn.com/estructuradelosalcanos-100113221152-
phpapp02/95/estructura-de-los-alcanos-3-728.jpg?cb=1263420774
Los alquenos de bajo peso molecular “hasta cuatro carbonos” son gases a
temperatura ambiente, del penteno al octadeceno son líquidos y el resto sólidos.
Son ligeramente más solubles en agua que los alcanos.
Alquinos: Contienen por lo menos un triple enlace triple enlace carbono-carbono.
Tienen la fórmula general CnH2n-2. Son menos densos que el agua y sus puntos de
ebullición muestran un aumento con el incremento del número de carbonos y el
efecto de las cadenas sustituyentes.
Tabla 3.1 Prefijos para número de carbonos
NOMENCLATURA
Para nombrar los hidrocarburos alifáticos se usan los
prefijos que se encuentran en la tabla 3.1. Los prefijos
indican la cantidad de carbonos presentes en las
moléculas orgánicas.
Se utilizan los prefijos y los sufijos que indican el tipo
de enlace de la molécula, en la tabla 3.2 se
encuentran las reglas básicas para nombrar los
hidrocarburos.
Tabla 3.2 Reglas básicas para nombrar hidrocarburos
Hidrocarburo Terminación Reglas Ejemplo
Alcano ano Se determina la cadena más larga. Se escribe el prefijo que indica el número de carbonos y se escribe el sufijo ano.
Prefijo # átomos
Met 1
Et 2
Prop 3
But 4
Pent 5
Hex 6
Hept 7
Oct 8
Non 9
Dec 10
Alqueno eno Se determina la cadena más larga que contenga el enlace doble. Se enumera por el extremo más cercano al doble enlace. Se escribe el prefijo según el número de carbonos y la terminación eno
Alquino ino Se determina la cadena más larga que contenga el enlace triple. Se enumera por el extremo más cercano al triple enlace. Se escribe el prefijo según el número de carbonos y la terminación ino
Compuestos alicíclicos (cíclicos)
Son compuestos cuyos átomos de carbono se unen en anillos o cadenas cerradas.
Se pueden clasificar en cicloalcanos (enlace senillo), cicloalqueno (enlace doble), y
clicloalquinos (enlace triple). Las propiedades físicas de los hidrocarburos cíclicos
son muy parecidas a las de los hidrocarburos de cadena abierta con la diferencia
que el punto de ebullición y la densidad son más elevadas (Chang, Quimica II,
2009).
Nomenclatura: se nombran colocando el prefijo Ciclo al nombre del hidrocarburo
correspondiente (figura 3.2). Cuando hay sustituyentes en el anillo se nombran en
orden alfabético, indicando sus posiciones por números, anteponiéndolos al nombre
del ciclo (Gomez, Rodríguez, et al, 1990).
Hidrocarburos aromáticos
El benceno, compuesto base de los aromáticos,
fe descubierto por Michael Faraday en 1826. En
1985 August Kekulé dedujo que la
representación de la molécula el benceno era
cíclica (figura 3.2), y que constaba de seis
átomos de carbono insaturada.
El benceno tiene como fórmula C6H6 ; posee el
mismo número de carbonos y de hidrogenos
(Gomez, et al, 1990).
Nomenclatura: Los compuestos derivados del
benceno que presentan un solo sustituyente, se
nombran poniendo el nombre del sustituyente
a la palabra benceno.
Si hay varios grupos unido al anillo o ciclo, se
indica cuales son y su ubicación. Se puede
utilizar la nomenclatura común utilizando los terminos
orto (o) para la posición de los carbonos 1 y 2 ; meta (m) carbonos 1 y 3 y para (m)
sustituyentres en los carbonos 1 y 4, como se observsa en la figura 3.4 .
Revisar el siguiente video para
entender sobre los
hidrocarburos
https://www.youtube.com/watc
h?v=Un5cZV89gko
Figura 3.2: Estructuras de los cuatro primeros cicloalcanos Tomado de http://www.quimicaorganica.org/cicloalcanos.html
Figura 3.2 :Estructuras de los cuatro primeros cicloalcanos Tomado de
http://www.quimicaorganica.org/cicloalcanos.html
Figura 3.4:Prefijos de posición de los sustituyente Tomado de http://www.fullquimica.com/2012/09/nomenclatura-de-los-derivados-del.html
Hidrocarburos Presentes En la Aloína
En la aloína se encuentran algunos hidrocarburos, como el anillo del benceno, y los
enlaces dobles que caracterizan a los alquenos, como podemos observar en la
figura 3.5
Figura 3.5: Formula estructural de la aloína adaptación Tomada de http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/inhrr/v43n1/art05f1.jpg
Para compropar la presencia de estos grupos funcionales se realizaran expereincias
practicas de laboratorio, con pruebas sencillas .
1. La gasolina es, principalmente, una mezcla de hidrocarburos aromáticos y no
aromáticos formados por cadenas de cinco a diez átomos de carbono. Es importante
que estos compuestos se vaporicen y se mezclen con el oxígeno en el carburador
y luego sufran una combustión suave y controlada para aprovechar al máximo la
energía liberada.
Consulta los índices de octanaje de los siguientes hidrocarburos y responde:
Responde :
a) ¿Qué signifi ca índice de octanaje?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________
b) ¿A qué factores se pueden atribuir las diferencias en los índices de octanaje
de estos hidrocarburos?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________
c) ¿Cómo actúan los aditivos en la gasolina para aumentar el índice de
octanaje?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________
d) Consulta los indices de octanaje de los siguientes hidrocarburos.
Materiales:
Tubos de ensayo
Gradilla
Pipeta de 10 mL
Ácido sulfúrico
Permanganato de potasio KMnO4 al 2%
Etanol
Formaldehido
AlCl3
Cloroformo.
Aloína
Mucilago
Bata
Guantes
Tapa bocas
Gafas de seguridad
Completa los cuadro con las observaciones despues de realizar la experiencias
prácticas, e indique si la prueba es positiva o negativa para cada una de las
sustancias.
Finalmente realice las conclusiones de los resultados.
PRUEBA DE BAEYER identificar insaturaciones
Esta prueba consiste en adicionar una solución alcalina de permanganato de
potasio (KMnO4) a una muestra para determinar la existencia de insaturaciones,
de ser positiva el color morado de la solución desaparece, debido a que el
permanganato ha oxidado los dobles enlaces y se forma un precipitado marrón
oscuro de dióxido de manganeso (Martinez, 1982). La reacción se observa en la
figura 3.6
Procedimiento
1. Disolver 1 ml de Aloína en 1 ml de agua o etanol en un tubo de ensayo.
2. Añadir 4 gotas de KMnO4 al 2%
Figura 3.6: Mecanismo de reacción de la prueba de Baeyer Tomado de http://matematicas.uis.edu.co/9simposio/sites/default/files/V01Man07OrgaI_MFOQ-OR.01_08072013.pdf
3. Repetir el procedimiento anterior con el mucílago.
PRUEBA DE BAEYER
REACCIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS identificación de aromáticos
Los compuestos que tienen estructura aromática, reacciona con cloroformo o
tetracloruro de carbono, en presencia de cloruro de aluminio anhidro para
producir compuestos coloreados figura 3.7 (Martinez, 1982).
Los colores obtenidos son debido a la formación de derivados, del trifenil
metano; en el caso del benceno la reaccion seria:
3C6H6 + CHCl3 (C6H5)3 CH + 3HCl
Procedimiento
1. Coloque 100mg de AlCl3 en un tubo de ensayo seco
2. Calentarlo en el fondo, un poco inclinado, a la llama directa para que se
sublime el AlCl3. Dejarlo enfriar.
3. En otro tubo prepara una solución de 1 ml la aloína y 8- 10 gotas de
cloroformo.
4. Cuando el tubo del AlCl3 esté frio deje caer la solución anteriormente
preparada por las paredes de tubo.
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
ALCl3
Figura 3.7: Reacción de Friedel-Crafts (Martinez, 1982)
5. Repita el procedimiento para la muestra de mucílago.
REACCIÓN DE FRIEDEL-CRAFTS
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
ENSAYO FORMALDEHIDO ACIDO SULFÚRICO, Identificación de
aromáticos de los no aromáticos
Es útil para identificar compuestos aromáticos de los no aromáticos, el ensayo
consiste en la reacción del formaldehido con un núcleo aromático en presencia de
ácido sulfúrico para formar un ion carbónico que polimeriza a colores complejos, la
reacción que representa el proceso se encuentra en la figura 3.8. Los compuestos
que contienen el anillo bencénico dan colores rojos; y los que contiene anillos
polinucleares dan colores verdes, azules o purpuras (Martinez, 1982).
CH2 O CH2OH (+)
+ CH2OH (+)
CH2OH2(+) CH2
(+)
CH2 (+)
H2SO4
Figura 3.8: Reacción del ensayo de formaldehido ácido sulfúrico (Martínez, 1982)
C6H5CH2 (C6H4CH2)n-2 C6H4CH2 (+) + H2SO4(-)
Procedimiento
1. En tubo de ensayo coloque 30mg de la muestra de aloína en 1mL de
tetracloruro de carbono CCL4.
2. En otro tubo de ensayo coloque 1 mL de H2SO4 y añádale 1 o 2 gotas de
formaldehido.
3. Agregue 2 gotas de solución del compuesto preparada en el paso número 1
y agite suavemente.
4. Repita el procedimiento para la muestra de mucílago.
ENSAYO DE ENSAYO FORMALDEHIDO ÁCIDO SULFÚRICO
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
CONCLUSIONES:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
_________________________
Actividad # 4: FUNCIONES ORGÁNICAS OXIGENADAS
OBJETIVO:
Reconocer las funciones orgánicas oxigenadas, su estructura y
nomenclatura.
FUNCIONES OXIGENADAS
Son los compuestos cuyos grupos funcionales poseen un tercer elemento, oxígeno,
por lo que se conocen como funciones oxigenadas.
El oxígeno posee seis electrones en su último nivel de energía por lo tanto tiene
que compartir un par para alcanzar una configuración más estable. De la forma
como el oxígeno comparte los electrones con el carbono. Así por ejemplo, si el
oxígeno comparte uno de sus electrones con el carbono y el otro con el hidrógeno,
se forma la función alcohol o un fenol, dependiendo del tipo de radical orgánico que
se encuentra unido al grupo funcional.
Si cada uno de los electrones desapareados del oxígeno es compartido con un
átomo de carbono diferente, entonces se
forma un tipo de compuesto denominado
éter. Si, por el contrario, comparte los dos
electrones con el mismo átomo de
carbono, se forma un doble enlace, dando
lugar a un aldehído o a una cetona,
dependiendo de la posición en la cual esté ubicado el
Revisar el siguiente video para saber
un poco más sobre los alcoholes
aldehídos y cetonas
https://www.youtube.com/watch?v=
WZQBOWJ4VTA
carbono del doble enlace. Por último, los ácidos orgánicos o ácidos carboxílicos se
caracterizan por la presencia de un grupo funcional —COOH (Mondragon,et al,
2010 ).
En la tabla 4.1 se observan los grupos funcionales oxigenados con su respectiva
formula, estructura, prefijos y sufijos para su nomenclatura y un ejemplo.
1. Las funciones oxigenadas se caracterizan por estar formadas por carbono,
hidrógeno y oxígeno. En este grupo de compuestos se encuentran los
Tabla 4.1:Grupos funcionales oxigenados Tomado de http://webquest.cepdeorcera.org/wq/ver/3732
alcoholes, fenoles, éteres, aldehídos y cetonas. Clasifica los siguientes
compuestos de acuerdo con los grupos mencionados:
a) Butanol
b) Dimetiléter
c) 2-heptanona
d) Octanal
e) Alcohol metílico
f) Paraclorofenol
g) Heptanal
h) Fenol
i) 3-decanona
j) Etilpropiléter
2. De las siguientes moléculas señale con un círculo los grupos funcionales
oxigenados que se presentan en cada uno de ellas.
Utilice el siguiente código de color:
Rojo: Alcohol
Azul: Aldehído
Verde: Cetona
Naranja: Éter
Morado: Ácido carboxílico
Amarillo: Éster
Actividad # 5: FUNCIONES ORGÁNICAS OXIGENADAS
ALCOHOLES
OBJETIVOS:
Reconocer las propiedades físicas y químicas de los alcoholes.
Identificar alcoholes en los extractos del aloe vera (aloína y mucílago),
mediante las pruebas cualitativas de Lucas e ion férrico.
ALCOHOLES Y FENOLES
Son compuestos que tienen como característica presentar uno o más grupos
hidroxilo (-OH) enlazados a átomos de carbono. Se representan a los alcoholes con
la formula general R-OH, donde R es cualquier radical alquílico de cadena normal
o sustituido. El carbono del grupo R, donde se ubica el grupo hidroxilo, puede ser
primario, secundario o terciario y esto denomina la naturaleza del alcohol figura 5.1
La cadena puede ser cíclica contener un doble enlace, un átomo de halógeno, un
anillo aromático o grupos hidroxilo adicionales (Chang, Quimica II, 2009).
Figura 5.1: Clases de alcohol según la posición del grupo hidroxilo Tomado de https://sites.google.com/site/biocienciasdesamuel/-
alcoholes?mobile=true
Los compuestos con un grupo hidroxilo directamente unido a un anillo aromático
son conocidos como fenoles.
Nomenclatura
Para nombrar los alcoholes se elige la cadena más larga que
contenga el grupo hidroxilo y se numera dando a dicho grupo
la numeración más baja posible. El nombre de la cadena
principal se obtiene cambiando la terminación (ano) del
alcano; (eno) del alqueno; el (ino) del alquino por la
terminación ol. Figura 5.2.
Los alcoholes que contienen dos grupos hidroxilo (OH) se conocen vulgarmente
como glicoles. En el sistema IUPAC se nombran como dioles y cuando el número
de hidroxilos es tres se denominan trioles figura 5.3 (Autino, et at, 2013).
Propiedades físicas
Como el oxígeno del grupo hidroxilo (-OH) es muy electronegativo y está unido al
hidrogeno, éste es a su vez parcialmente positivo, que permite que los alcoholes
formen puentes de hidrogeno. Estos puentes permiten la asociación entre unas
moléculas de alcohol y otras moléculas de alcohol, dando como resultado puntos
de ebullición elevados comparados con los hidrocarburos de pesos moleculares
similares (Chang, Quimica II, 2009).
Figura 5.2: Ejemplo de nomenclatura de un
alcohol
Figura 5.3:Ejemplos de dioles y trioles (Autino, et al , 2013)
Los alcoholes de bajo peso molecular son miscibles en agua. Este comportamiento
se explica teniendo en cuenta que los puentes de hidrogeno también pueden
establecerse entre moléculas de alcohol y agua. Las ramificaciones de la cadena
tienden a aumentar la solubilidad en agua. Cuando aumenta el número de grupos
hidroxilo se aumenta también la solubilidad (Chang, Quimica II, 2009).
Los alcoholes se comportan como bases o ácidos débiles según el medio en el que
se encuentren, a través de procesos de ionización similares a los que experimenta
el agua. Como bases débiles, reaccionan de la siguiente manera con ácidos fuertes
como se muestra en la figura 5.4
En solución acuosa, se comportan como ácidos débiles, y se disocian como se
observa en la figura 5.5:
Propiedades químicas y obtención
Los alcoholes son sustancias muy reactivas químicamente y sus reacciones
implican transformaciones sobre el grupo funcional, las cuales pueden ser de dos
tipos: aquellas que implican la ruptura del enlace C—O y las que implican la ruptura
del enlace O—H.
Figura 5.4: Reacción de ácido fuerte de un alcohol (Mondragón,et al, 2010)
Figura 5.5: Reacción de ácido débil de un alcohol (Mondragón,et al, 2010)
Reacción con metales alcalinos
Los alcoholes se comportan como ácidos débiles en presencia de bases fuertes,
como es el caso de los metales alcalinos y algunos alcalinotérreos, que atraen
fuertemente a los protones. Los productos de la reacción son hidrógeno y un
compuesto denominado alcóxido metálico. Los alcóxidos son bases fuertes que por
tratamiento con agua dan nuevamente el alcohol original e iones hidróxido. La
reacción general es:
R—OH + M+ R—O—M + H2
Como se puede observar en esta reacción se produce la ruptura del enlace O—H.
Los alcoholes primarios son más propensos a reaccionar de esta manera, mientras
que los secundarios y los terciarios son progresivamente menos reactivos
(Mondragon,et al 2010).
Deshidratación: preparación de alquenos
Esta reacción implica la ruptura del enlace C—O y de un enlace C—H vecino para
formar el enlace doble carbono - carbono, característico de alquenos, con
producción de una molécula de agua. Industrialmente se realiza en medio ácido,
como el que se ilustra en la figura 5.6, para el etanol con ácido sulfúrico (H2SO4 ) y
calor para preparar etileno:
Reacciones de oxidación
La oxidación de los alcoholes es una reacción orgánica muy común. Según el tipo
de alcohol y el oxidante empleado, los alcoholes se pueden convertir en aldehídos,
en cetonas o en ácidos carboxílicos.. Los alcoholes primarios, pueden oxidarse a
aldehídos y a ácidos carboxílicos; aunque en general es difícil detener la oxidación
Figura 5.6 :Reacción de obtención del etileno (Mondragon,et al, 2010)
en la etapa del aldehído. Los alcoholes primarios se pueden oxidar a ácidos
carboxílicos con permanganato de potasio figura 5.7.
Figura 5.7: Reacción de oxidación del propanol (Autino, et al, 2013)
Los alcoholes secundarios se oxidan dando cetonas. La reacción se detiene en la
etapa de la formación de la cetona debido a que la posterior oxidación requeriría de
la ruptura de un enlace carbono-carbono. Los reactivos que generalmente se utilizan
son: trioxido de cromo (CrO3 ), dicromaro de potasio (K2Cr2O7) o dicromato de sodio
(Na2Cr2O7 ) en presencia de una solución de ácido sulfúrico figura 5.8. Los alcoholes
terciaros no se oxidan.
Alcoholes Presentes En la Aloína
En la aloína se encuentran la presencia de grupos hidroxilo (OH) formando alcohole
de tipo primario y en el anillo aromático formando el fenol. Como se observa en la
figura 5.7.
Figura 5.8: Reacción de oxidación del 2-butanol (Autino, et al, 2013)
Para confirmar la presencia de dicho grupo funcional se realizaran las pruebas de
laboratorio llamada la prueba de Lucas para identificar alcoholes primarios,
secundarios y terciarios; y la prueba de ión férrico para determinar la presencia de
fenoles.
1. La fermentación es el procedimiento más común para obtener bebidas
alcohólicas, a partir de cereales como la cebada, el trigo, el maíz o frutos
como la uva. Algunas bebidas, como el whisky, el ron y el vodka, se obtienen
por destilación del fermento, pero en todos los casos el proceso produce
etanol. Consulta y responde:
Figura 5.9: Formula estructural de la aloína adaptación Tomada de http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/inhrr/v43n1/art05f1.jpg
a) ¿Qué diferencias encuentras entre las bebidas fermentadas y las
destiladas?-
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____________________________________________________________
____________________________________________________________
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b) ¿Cuáles procedimientos se emplean para obtener una bebida fermentada y
una destilada?
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____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
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2. Las bebidas alcohólicas poseen en su composición un porcentaje variable de
etanol, dependiendo del fruto o semilla que se fermente para obtenerlas. Por
ejemplo, el vino se obtiene por fermentación de la uva; la sidra, de la
manzana; la cerveza, de la cebada. El consumo excesivo y la dependencia
de estas bebidas alcohólicas, conocido como alcoholismo, afecta a un alto
porcentaje de la población mundial, incluyendo la población joven.
a) ¿Qué efectos produce en el organismo el consumo de alcohol?
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__________________________________________________________
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b) ¿Por qué razones se ha incrementado el consumo de alcohol en los
jóvenes?
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c) ¿Cómo se puede prevenir el consumo de alcohol en los jóvenes?
__________________________________________________________
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Materiales:
Tubos de ensayo
Gradilla
Pipeta de 10 mL
Reactivo de Lucas
Aloína
Mucilago
Bata
Guantes
Tapa bocas
Gafas de seguridad
Cronometro
Completa el siguiente cuadro con las observaciones después de realizar las
experiencia practicas prueba de Lucas y la prueba de ion ferrico, indique si la
prueba es positiva o negativa para cada una de las sustancias.
Finalmente realice las conclusiones de los resultados.
ENSAYO DE LUCAS
Esta prueba sirve solamente para diferenciar alcoholes solubles en el reactivo es
deicr hasta con 6 átomos de carbono y algunas moléculas polifunciónales. El
ensayo se basa en la formación de cloruro de alquilo insoluble, que se forma muy
rápidamente con los alcoholes terciaros, más lentamente con los secundarios y no
se forma con los alcoholes primarios (Martinez, 1982).
R2CHOH + HCL R2CHCL + H2O
R3COH + HCL R3CCL + H2O
Procedimiento
1. En un tubo de ensayo coloque 2 ml de reactivo de Lucas.
2. Agregue 3 gotas de aloína y agite vigorosamente; deje reposar la mezcla
a temperatura ambiente.
3. Observe el enturbiamiento de la mezcla. Los alcoholes terciarios
reacciona inmediatamente, los secundarios de 2 a 3 minutos, y los
primarios después de mucho tiempo.
4. Repita los pasos 1 y 2 con la muestra de mucílago.
ENSAYO DE LUCAS
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
PRUEBA DE IÓN FÉRRICO
La mayoría de los fenoles, enoles reaccionan con cloruro férrico para dar complejos
coloreados
ZnCl2
ZnCl2
insoluble
Figura 5.10.: Reacción de ion férrico con fenol Tomado de http://www.bib.uia.mx/gsdl/docdig/didactic/IngCienciasQuimicas/lqoa006.pdf
Procedimiento
1. Disolver 3 ml de aloína en 1 mL de agua o una mezcla de etanol-agua.
2. Añadir 3 gotas de FeCl3 al 2,5 % en agua. Notar el cambio de color o la
formación del precipitado.
3. Repetir procedimiento con la muestra de mucílago.
PRUEBA DE IÓN FÉRRICO
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
CONCLUSIONES:
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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Actividad # 6: FUNCIONES ORGÁNICAS OXIGENADAS
ALDEHÍDOS Y CETONAS
OBJETIVOS:
Reconocer las propiedades físicas y químicas de los aldehídos y las cetonas.
Identificar la presencia de aldehídos y cetonas en el aloe vera (aloína y
mucílago), mediante las prueba de 2,4-dinitrofenihidrazina y Prueba de
Tollens.
ALDEHÍDOS Y CETONAS
Los aldehídos y las cetonas son compuestos carbonílicos, se pueden encontrar
aislados o formando parte de innumerables compuestos orgánicos, muchos de los
cuales tienen gran interés bioquímico.
Estos compuestos, llamados “carbonílicos” están formados por C,
H y O, y se caracterizan por poseer el grupo carbonilo en su
estructura. En el mismo, el átomo de oxígeno se encuentra unido
a un carbono sp2 mediante un enlace doble; el átomo de oxigeno
tiene dos pares de electrones de valencia no compartidos, esto contribuye a la
reactividad del grupo carbonilo.
En los aldehídos, uno o dos átomos de hidrógeno se encuentran unidos al carbono
carbonílico (carbono primario); y en las cetonas el átomo de carbono carbonílico se
encuentra unido a dos átomos de carbono (carbono secundario) .
Nomenclatura
El nombre de los aldehídos se deriva del nombre del alcano correspondiente,
adicionando la terminación al e indicando la posición de los diversos sustituyentes
que pueda portar la cadena principal. Para nombrar las cetonas se emplea el sufijo
ona. Se numera la cadena asignando al carbono carbonílico el menor número
posible, y se emplea ese número para indicar su posición ejemplos de nomenclatura
en la figura 6.1 (Autino, et al, 2013).
Propiedades físicas
Los compuestos de bajo peso molecular como el metanal, son gaseosos, mientras
que desde el etanal o acetaldehído, que tiene dos carbonos hasta el dodecanal, de
doce carbonos, son líquidos. Los compuestos más pesados, se presentan en estado
sólido.
Los aldehídos y las cetonas son compuestos polares debido a que el grupo
carbonilo es un grupo polar. Por lo tanto, los puntos de ebullición de estos
compuestos son más elevados que los correspondientes a los hidrocarburos de
similar peso molecular. Sin embargo debido a que los aldehídos y las cetonas no
forman enlaces de hidrógeno intermoleculares, sus puntos de ebullición suelen ser
menores que los de los alcoholes correspondientes (Autino, et al, 2013).
Figura 6.1: Ubicación del grupo carbonilo en loa aldehídos y cetonas (Autino,et al, 2013)
Las moléculas pequeñas, de hasta cinco átomos de carbono son solubles en
solventes polares, como el agua. A medida que aumenta el tamaño de las
moléculas, disminuye la solubilidad de los compuestos (Mondragon,et al, 2010).
Quinonas
Las quinonas constituyen un grupo especial de cetonas. Son moléculas cíclicas
insaturadas, con dos grupos cetónicos. Dado que su comportamiento químico es
distinto del que muestran las cetonas alifáticas se consideran como un grupo
independiente, aunque emparentado con éstas.
Las quinonas son producto de la oxidación de los orto y para difenoles. Se reparan
por lo general por oxidación de dihidroxi, hidroxiamino o diaminoderivados
aromáticos con las funciones (OH) y (NH2) situadas en posiciones orto o para.
Las quinonas son generalmente sustancias sólidas. Las de constitución para son
amarillas, mientras que las de constitución orto son rojas. Son insolubles en agua,
pero solubles en éter y cuando se disuelven en ácidos como el ácido sulfúrico
(H2SO4) o en álcalis forman soluciones con coloraciones especiales. Una de las
quinonas más importantes a nivel industrial es la antraquinona, de la cual se derivan
gran cantidad de colorantes. Las antraquinonas se obtienen industrialmente por
oxidación del antraceno, figura 6.2 (Gomez, et al, 1990).
Figura 6.2: oxidación del antraceno Tomado de http://carbonilo.blogspot.com.co/2012/06/aldehidos-y-
cetonas.html
Cetonas Y Quinonas Presentes En La Aloína
La propanona es un compuesto orgánico, comúnmente conocido como acetona,
que se usa como solvente y como producto intermedio en la producción de algunas
sustancias químicas. Es fácilmente inflamable, irrita los ojos y su manipulación
continua puede ocasionar resequedad en la piel.
a) Escribe la fórmula estructural de la propanona.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________
b) ¿A qué grupo funcional pertenece?
____________________________________________________________
_____________________
c) ¿Qué cuidados se deben tener para la manipulación de esta sustancia?
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________
d) Explica qué significa “fácilmente inflamable”.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________
e) Consulta y explica en qué producto de belleza está presente los aldehídos y
las cetonas.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
_________________________
Completa el siguiente cuadro con las observaciones despues de realizar las
experiencias cualitativas e indique si la prueba es positiva o negativa para cada una
de las sustancias.
Finalmente realice las conclusiones de los resultados.
Materiales:
Tubos de ensayo
Gradilla
Pipeta de 10 mL
Reactivo de Lucas
Aloína
Mucílago
Bata
Guantes
Tapa bocas
Gafas de seguridad
Cronómetro
2,4-dinitrofenilhidrazina
ácido sulfúrico concentrado H2SO4
Etanol al 95%
PRUEBA DE 2,4-DINITROFENIHIDRAZINA (Aldehídos y cetonas)
Para la detección de la función aldehído o cetona
se hace primero un ensayo general para
compuestos carbonílicos (2,4-
dinitrofenihidrazina), si esta prueba es
positiva, indica la presencia de un aldehído
o de una cetona.
El paso siguiente es diferenciar entre ambas
clases de compuestos, lo cual se hace con la prueba de Tollens.
Los compuestos carbonilicos reaccionan con hidracinas para producir hidrazonas;
en este ensayo la 2,4-dinitrofenihidrazina es más reactiva y da como resultado
En el siguiente video podrás ver
la prueba de 2,4-
dinitrofenihidrazina
https://www.youtube.com/watch
?v=rGfx5gmFyJA
compuestos solidos que precipitan de color amarillo. La aparición de precipitado es
un indicador de la presencia de carbonilos en el medio (Martinez, 1982).
Procedimiento
1. Coloque siete u ocho gotas de reactivo de 2,4-dinitrofenilhidrazina en dos
tubos de ensayo, marcados con el nombre de aloína y el otro mucilago.
2. Añada una gota de aloína y de mucilago a los tubos correspondientes. Si es
un sólido, añada una solución preparada disolviendo 10 mg del compuesto
en 10 gotas de etanol. Agite la mezcla con una varilla de vidrio.
La formación de un precipitado rojo o amarillo constituye una prueba
positiva.
PRUEBA DE 2,4-DINITROFENIHIDRAZINA
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
Figura 6.3 :Reacción de 2,4-dinitrofenihidrazina con un grupo carbonilo Tomado de
https://sites.google.com/site/organicaiii/quimica_organica/quimica-organica-iii-nueva/quimica-organica-iii-2009-2012/test-analisis-funcional-
2011/e7-e8_2011/ensayos-para-
PRUEBA DE TOLLENS
El reactivo de Tollens contiene un ión complejo de plata amoniacal, que se reduce
a plata metálica, en presencia de compuestos como los aldehídos que son
fácilmente oxidados. En este ensayo se presenta un espejo de plata formado por la
presencia de un aldehído en la muestra. En la figura 6.4 se muestra la reacción de
la prueba de Tollens
AgNO3 + 2 NH4OH 2 NH4 NO3 + Ag2O + H2O
pptdo bco.
2 NH4NO3 + Ag2O + 2 NH4OH 2 Ag (NH3)2NO3 + 3 H2O
Nitrato diamin plata (incoloro)
2
2 Ag (NH3)2NO3 + R
O
HC + 3 H2O O R
O
OHC + 2 Ag + 2 NO3NH4 + 2 NH4OH
Figura 6.4: Reacción de la prueba de Tollens Tomado de
https://es.slideshare.net/vegabner/laboratorio-07
El nitrato plata reacciona con el aldehído, éste se oxida a ácido y la plata se reduce
a Ag metálica (espejo de plata).
Procedimiento
1. En un tubo de ensayo coloque 1 mL de una solución acuosa de AgNO3 al
5%, seguido de 1 gota de una solución acuosa de NaOH al 10%. añada
hidróxido de amonio concentrado, gota a gota (2 a 4 gotas) agitando, hasta
que el precipitado de óxido de plata se disuelva.
2. Coloque 1 ml de aloína, agitando, y deje reposar durante 10 minutos a
temperatura ambiente. Si no hay reacción, coloque el tubo en un baño de
agua a 35◦C durante 5 minutos. Espejo de plata o precipitado negro es
prueba positiva.
3. Repita el paso 1 y 2 con la muestra de mucílago.
PRUEBA DE TOLLENS
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
CONCLUSIONES:
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__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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Actividad # 7: ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
OBJETIVO:
Conocer la estructura y propiedades de los ácidos carboxílicos.
Determinar la presencia de ácidos carboxílicos en la Aloína y mucílago de la planta de Aloe vera.
ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
El grupo funcional característico de los ácidos orgánicos es el grupo carboxilo (-C-
OH), formado por un grupo carbonilo cetónico y un grupo hidroxilo.
El electrón libre se puede compartir con un radical alifático o aromático.
Nomenclatura
Los ácidos carboxílicos se nombran anteponiendo la palabra ácido al nombre del
alcano correspondiente y cambiando la terminación por -oico. Para los alifáticos, la
cadena más larga es aquella que contiene el grupo carboxilo y al carbono
carboxílico se designa con el número uno. Luego se numeran los sustituyentes
unidos a la cadena principal de la forma como se hace normalmente (Mondragon
et, al, 2010).
Los ácidos carboxílicos tienen o se conocen por sus nombres comunes o vulgares
como vemos en la tabla 7.1.
Tomada de http://schoolguanentaquimica.blogspot.com.co/2013/09/acidos-carboxilicos-en-la-industria.html
Propiedades físicas
Las propiedades físicas de los ácidos orgánicos se relacionan con la polaridad y el
tamaño de las moléculas. Los ácidos alifáticos de hasta nueve átomos de carbono
se encuentran en estado líquido. Los de tamaño intermedio son de consistencia
aceitosa y los mayores son sólidos cristalinos. El tamaño de las moléculas también
se relaciona con el olor y el sabor de los ácidos. Por ejemplo, los ácidos metanoico,
etanoico, butírico y valeriánico presentan sabor agrio y olores fuertes y
desagradables.
Figura 7.1:Ejemplo de nomenclatura de ácidos carboxílicos (Mondragón et, al 2010)
Tabla 7.1 Nombres sistemáticos y comunes de los ácidos carboxílicos
La solubilidad en agua es alta para ácidos
carboxílicos de cuatro o menos carbonos,
moderada para los de cinco carbonos y
muy baja para los de mayor número de
carbonos. Las ramificaciones de la cadena
carbonada disminuyen la solubilidad del
compuesto en agua. La mayoría de los
ácidos son solubles en alcohol, debido a la
afinidad que se presenta entre las cadenas
hidrocarbonadas de unos y otros.
El punto de ebullición de los ácidos aumenta proporcionalmente con el peso
molecular (Mondragón et, al, 2010).
Acidez La naturaleza ácida de los compuestos
carboxílicos se relaciona con el rompimiento del
enlace O—H del grupo hidroxilo y la estabilización del
anión resultante, conocido como ión carboxilato.
Cuanto más estable sea este ion, será mayor la fuerza
ácida del compuesto. La estabilización se relaciona
con la formación de un sistema de orbitales p híbridos,
resonantes, entre el carbono carbonilo y los dos
oxígenos unidos a éste, de manera similar a como ocurre
entre los enlaces dobles de la molécula de benceno
(figura 7.2).
En el siguiente video
podrás encontrar algunos
de los usos de los ácidos
carboxílicos
https://www.youtube.com
/watch?v=R6PNL6H8Ka
A
Figura 7.1: Distribución de cargas. La
carga negativa se distribuye
uniformemente alrededor de los dos
oxígenos (Mondragón et, al, 2010). Figura 7.2: Distribución de
cargas. La carga negativa se distribuye uniformemente
alrededor de los dos oxígenos (Mondragón et, al,
2010).
Resuelve el siguiente crucigrama (adaptación)
HORIZONTALES
VERTICALES
1. Otro nombre con el que se conoce
al ácido hexanoíco 1. Nombre común o vulgar del Ácido Butírico
2. Nombre común del ácido pentanoico
2. Nombre del Ácido Carboxílico cuya fórmula es CH2 = CH – COOH.
3. Con que otro nombre se conoce el ácido etanoico
3. Sufijo para los Ácidos Carboxílicos en la nomenclatura IUPAC.
4. Nombre común del ácido metanoico
4. Es el Ácido Carboxílico que tiene un solo Carbono.
5. El ácido carboxílico que tienen cinco carbonos
5.por este nombre se conoce también al ácido acético
6. Nombre del ácido carboxílico que tiene formula química CH3-(CH2)6-COOH
6. Sufijo para los Ácidos Carboxílicos que tiene dos grupos carboxilos.
7. Grupo funcional de los ácidos carboxílicos
7. Nombre del analgésico que se obtiene a partir del Ácido Acetil Salicílico.
8. Acido carboxílico de dos carbonos 8.Nombre del Ácido Carboxílico que posee 6 Carbonos
9. Acido carboxílico de formula CH3-(CH2)5-COOH
9. Nombre común o vulgar del Ácido Propanoico.
10. Polímero de un Ester que se obtiene por condensación de diácidos orgánicos
10.Nombre del Ácido Carboxílico que posee 9 Carbonos
11. Nombre comercial del ácido etanoico que se utiliza en ensaladas
11. Cuál es el elemento fundamental de la química orgánica.
CRUCIGRAMA
3
1 2
1 5
11 4
2 3 A
9 10 4
5
7 6
8
8
9
6
1
1
7 10
Materiales:
Tubos de ensayo
Gradilla
Pipeta de 10 mL
Aloína
Mucílago
Bata
Guantes
Tapa bocas
Gafas de seguridad
Bicarbonato de sodio
Yoduro de potasio KI 2%
Yodato de potasio KIO3 4%
Almidón
Realiza las pruebas de laboratorio y escribe tus resultados y observaciones en el
cuadro
ENSAYO CON BICARBONATO DE SODIO
El bicarbonato de sodio es una base débil por lo tanto reacciona con ácidos
relativamente fuertes; esto se observa por el desprendimiento de una gas (CO2)
como se muestra en la reacción figura 7.3. Esta prueba sirve para distinguir los
ácidos relativamente fuertes de los ácidos más débiles.
Figura 7.3: Reacción de un ácido con bicarbonato de sodio. Tomada de http://www.monografias.com/trabajos5/acicar/acicar2.shtml
Procedimiento
1. Coloque una pequeña cantidad de aloína en un tubo de ensayo (0,1 g o 0,2
ml) y luego adicione 5mg de bicarbonato de sodio. Si se produce una
efervescencia por el CO2 liberado es porque la sustancia tiene características
ácidas.
2. Repita el procedimiento son la muestra de mucílago
ENSAYO DE YODATO- YODURO:
Es una reacción característica de los ácidos carboxílicos, que produce yodo
molécular, donde se observa la coloración azul que adquiere el medio de la
reacción al agregarle una solución de almidón. El ácido se combina con una mezcla
de yodato de potasio, KIO3, y yoduro de potasio, KI, y se produce la siguiente
reacción:
Figura 7.4: Reacción de yodato- yoduro
Procedimiento
1. Coloque en un tubo de ensayo 5 gotas de Aloína; añada 2 gotas de KI 2% y
dos gotas de KIO3 al 4%.
2. Coloque el tubo al baño de maría por 1 min, enfrié y añade 4 gotas de
almidón. Si aparece coloración azul, es una prueba positiva para ácidos
carboxílicos.
3. Repita el procedimiento 1 y 2 con la muestra de mucílago.
IDENTIFICACIÓN DE ÁCIDOS CARBOXÍLICOS
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
MUCÍLAGO
CONCLUSIONES:
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__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
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Actividad # 8: BIOMOLÉCULAS “LOS CARBOHIDRATOS”
OBJETIVO:
Reconocer la composición química de los carbohidratos, su nomenclatura y
la presencia de estos en los extractos de aloína y mucílago.
LOS CARBOHIDRATOS
Los carbohidratos también conocidos como sacáridos su nombre proviene del
griego: (sakcharón, azúcar), son compuestos esenciales de los organismos vivos y
son la clase más abundante de moléculas biológicas. El nombre carbohidratos
significa literalmente hidratos de carbono y proviene de su composición química, es
decir, son compuestos en los que los átomos de carbono parecen estar hidratados
con moléculas de agua. Los carbohidratos son precisamente polihidroxialdehidos y
polihidrohicetonas (y algunos derivados de éstos), es decir cadenas de carbono
que contienen un grupo aldehído o cetónico y varios grupos hidroxilos (OH) Figura
8.1.
Figura 8.1: Estructura química básica de los carbohidratos. Polihidroxialdehido (aldohexosa izquierda) y polihidroxicetona (cetohexosa
derecha). Tomado de https://sociedaddemente.wordpress.com/page/2/
La gran mayoría de los carbohidratos son sintetizados por las plantas verdes
durante la fotosíntesis, un proceso complejo en el cual el dióxido de carbono se
convierte en glucosa. Muchas moléculas de glucosa son unidas químicamente y
almacenadas por la planta en forma de celulosa o almidón. Se ha hecho una
estimación que más del 50% del peso seco de la biomasa del planeta, incluyendo
animales y plantas está formada por polímeros de glucosa. Cuando se ingieren y se
metabolizan, los carbohidratos constituyen la principal fuente de energía para los
organismos. De esta forma los azúcares actúan como los intermediarios químicos
en los que la energía solar se almacena y se utiliza para sostener el ciclo de la vida
(Mondragon et al, 2010).
Estructuras cíclicas
Los carbohidratos son moléculas
polifuncionales ya que poseen grupos
funcionales hidroxilo o alcoholes y grupos
carbonilo, que pueden ser aldehídos o
cetonas. Debido a esto hace posible la
interacción entre diferentes grupos
funcionales dentro de una misma molécula. Los
alcoholes reaccionan con los aldehídos para formar hemiacetales
y con las cetonas para dar lugar a hemicetales. En las hexosas, esta reacción
ocurre, entre el carbono 1 o 2, portadores de los grupos aldehído o cetona
respectivamente y el grupo OH del carbono 5, dando como resultado la formación
de un anillo heterocíclico, de seis o de cinco miembros, según el caso. En la figura
8,2 se muestra la formación de la estructura cíclica de la D-glucosa, una aldohexosa.
En el siguiente video podrás
entender mejor la ciclación
de la glucosa
https://www.youtube.com/wat
ch?v=aTjjmq-Mdlk
Clasificación
Los carbohidratos se pueden dividir de una manera muy general en simples y
complejos. Los azúcares simples, como la glucosa, son carbohidratos que no
pueden ser hidrolizados en moléculas más pequeñas. Los carbohidratos complejos
están formados por la unión de dos o más azúcares simples. Por ejemplo, la
sacarosa está compuesto por dos unidades de glucosa, mientras que la celulosa es
un polímero de la glucosa. De acuerdo con el número de unidades simples que tiene
un carbohidrato, se pueden clasificar en: monosacáridos, disacáridos y
polisacáridos. Los monosacáridos son azúcares simples, los disacáridos están
compuestos por dos monosacáridos y los polisacáridos, por más de dos unidades
simples.
Dentro de los monosacáridos se pueden encontrar varios tipos de azúcares, de
acuerdo con el número de carbonos que posea la molécula. Así, las triosas tienen
3 carbonos, las pentosas 5, y las hexosas, 6 carbonos. Por otro lado, según el grupo
funcional, los monosacáridos pueden ser aldosas, si tiene el grupo aldehído, o
cetosas, si tiene un grupo cetónico figura 8.3 (Mondragón et al, 2010).
Figura 8.2: Ciclación de la molécula glucosa Tomado de https://es.slideshare.net/rcalvo60/ciclacin-de-monosacridos-y-enlace-
glicosdico-2
Figura 8.2: El esquema resume las diferentes clasificaciones de los carbohidratos según diversos aspectos de su estructura (Mondragón et al, 2010).
Los polisacáridos son azúcares complejos constituidos por muchas moléculas de
monosacárido, por lo tanto presentan un peso molecular elevado. Se diferencian de
los azúcares sencillos en que no tienen sabor dulce, son insolubles en agua y debido
al gran tamaño de sus moléculas, se disuelven por medios químicos formando
soluciones coloidales. La función de los polisacáridos es ser reservorios de energía
y constituyen estructuras rígidas y resistentes que dan soporte a los organismos.
Por ejemplo, la madera, está conformada principalmente por celulosa, un
polisacárido de glucosa y también el pan, alimento rico en energía se compone de
almidón, también polisacáridos de la glucosa. Los polisacáridos más abundantes en
los seres vivos son: el almidón, el glucógeno y la celulosa (Mondragón et al, 2010).
Tabla 8.1: Clasificación de los carbohidratos
CLASIFICACIÓN DE LOS CARBOHIDRATOS
MONOSACÁRIDOS Pentosas (Xilosa, ribosa )
DISACÁRIDOS Sacarosa, lactosa, maltosa
POLISACÁRIDOS Almidón, glucógeno,
celulosa
Propiedades físicas y químicas
Los monosacáridos se comportan de forma similar a los alcoholes y los compuestos
carbonílicos, son solubles en agua e insolubles en solventes apolares, ya que
poseen varios grupos OH (polares).
Los grupos carbonilo de las aldosas reaccionan positivamente con los reactivos de
Fehling y Tollens, estos reactivos son usados para diferenciar los aldehídos de las
cetonas, debido a que los aldehídos se oxidan, mientras que las cetonas no. Estas
pruebas se usan para diferenciar azúcares reductores (aldosas y algunas cetosas)
de azúcares no reductores (cetosas y algunos disacáridos). Los azúcares
reductores, al oxidarse es decir al perder electrones son capaces de reducir el
reactivo, produciendo el cambio de color característico. En el caso del reactivo de
Tollens se forma un espejo de plata metálica, mientras que en la prueba de Fehling
se observa un precipitado rojo ladrillo (Mondragón et al, 2010).
Carbohidratos presentes en la aloína
Figura 8.4: Formula estructural de la aloína Tomada de http://www.scielo.org.ve/img/fbpe/inhrr/v43n1/art05f1.jpg
1. Los carbohidratos son moléculas de vital importancia para las actividades de
la mayoría de los seres vivos. Menciona dos ejemplos de carbohidratos y
explica su aporte a nivel nutricional a la dieta del ser humano.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
______.
2. El almidón, el glucógeno y la celulosa son ejemplos de polisacáridos
presentes en plantas y animales. Indica en cuál de estos organismos está
almacenada la glucosa como almidón y explica cómo este es degradado por
el otro organismo para utilizarlo en sus procesos metabólicos.
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
____________________________________________________________
___________________________________________________.
3. Completa el siguiente cuadro comparativo respecto a los tipos de
carbohidratos.
MONOSACÁRIDO DISACÁRIDO POLISACÁRIDO
ESTRUCTURA
CARACTERÍSTICA
FUNCIONES
¿DONDE SE
ENCUENTRAN?
Completa el siguiente cuadro con las observaciones despues de realizar las pruebas
cualitativas, e indique si la prueba es positiva o negativa para cada una de las
sustancias.
Finalmente realice las conclusiones de los resultados.
Materiales:
Tubos de ensayo
Gradilla
Pipeta de 10 mL
Aloína
Mucilago
Solución de Alfa-naftol al 5% en metanol
Bata
Guantes
Tapa bocas
Gafas de seguridad
Cronometro
ENSAYO DE MOLISH
Esta reacción sirve para el reconocimiento de todo tipo de azúcares. Los
azúcares, en medio ácido fuerte se deshidratan formando furfurales. Estos
furfurales al reaccionar con el α-naftol originan complejos de intenso color.
Figura 8.3: Reacción de un azúcar en el ensayo de Molish Tomado de http://almez.pntic.mec.es/~mbam0000/paginas/LABORATORIOs/azucares.htm
Procedimiento
1. En un tubo de ensayo disuelva 2 ml de aloína en 1ml de agua.
2. En otro tubo de ensayo disuelva 2 ml de mucilago en 1ml de agua.
3. Añade 2 gotas del reactivo de Molish a cada tubo
4. Coloque 1 mL de ácido sulfúrico concentrado en dos tubos de ensayo,
incline un poco el tubo y agregue la solución que va a ensayar por las
paredes del tubo, de tal manera que quede encima del ácido.
La formación de un anillo de color purpura violeta en la superficie de separación de
las dos capas indica prueba positiva para carbohidratos.
ENSAYO DE MOLISH
COMPUESTO OBSERVACIONES
Aloína
Mucílago
CONCLUSIONES
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
__________________________________________________________________
________________________
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ANEXO C: EVIDENCIAS FOTOGRÁFICAS
Anexo C-1: Taller individual actividad #1
Anexo C-2 Actividad Práctica actividad # 1
Anexo C- 3 Práctica de extracción de Aloína y mucílago actividad # 2
Anexo C- 4 Explicación actividad # 3
Anexo C-6 Hazlo y aprende actividad # 4
Anexo C-5 Manos a la obra actividad práctica # 3
Anexo C- 7 Actividad # 5 Hazlo y aprende
Anexo C- 8 Manos a la obra, prueba de 2,4 Dinitrofenilhidrazina, actividad # 6
Anexo C-9 Manos a la obra, prueba de Molish, Actividad # 8
Anexo C-10 Aplicación de Post Test
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