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Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la apropiación del lenguaje de la química a través del tema disoluciones Javier Antonio Salazar Monguí Universidad Nacional de Colombia Facultad de Ciencias Bogotá, D.C., Colombia 2014

Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

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Page 1: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del

lenguaje de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Javier Antonio Salazar Monguiacute

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Bogotaacute DC Colombia

2014

Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del

lenguaje de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Javier Antonio Salazar Monguiacute

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al tiacutetulo de

Magister en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Directora

DrScMSc Quiacutemica Liliam Alexandra Palomeque Forero

Liacutenea de Investigacioacuten

Motivacioacuten en la Ensentildeanza de la Quiacutemica (MEQ)

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Bogotaacute DC Colombia

2014

ldquoLa habilidad es lo que eres capaz de hacer

La motivacioacuten determina lo que haraacutes

La actitud determina lo bien que lo haraacutesrdquo

Lou Holtz

ldquoNada puedes ensentildear a un hombre solo

ayudarle a encontrarlo por siacute mismo

Galileo Galilei

Agradecimientos

A Dios por darme las capacidades y permitirme alcanzar una meta maacutes

A mis padres Estrella y Luis a mi hermano Cesar Augusto quienes siempre me han dado

su apoyo incondicional y promueven mi superacioacuten a traveacutes de su ejemplo

A mi tiacutea Susana porque siempre estaacute dispuesta a escuchar y apoyar a la familia

A mis hijos Samuel y Mariana y mi esposa Laura por su paciencia durante esta etapa su

amor y alegriacutea

A mi directora de tesis la profesora Liliam Alexandra Palomeque Forero por su

dedicacioacuten y sus orientaciones que han sido fundamentales en la elaboracioacuten de este

trabajo

A todas las personas que de diferente manera me acompantildearon durante este proceso de

formacioacuten por sus buenas intenciones y la gran energiacutea que estuvo siempre presente

Resumen y Abstract IX

Resumen

En este trabajo final de maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales se

propone un disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones dirigida a los cursos superiores (10 y 11) de

educacioacuten media

La guiacutea estaacute compuesta por seis talleres constituidos cada uno por diversas actividades

de trabajo praacutectico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que buscan que se

desarrollen un mejor entendimiento sobre el tema y que los estudiantes apliquen e

interpreten los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos

previos y en formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas

El disentildeo de las guiacuteas se basa en el modelo propuesto por Johnstone que hace

referencia al uso de tres niveles de pensamiento ldquoMacroscoacutepico (tangible)

submicroscoacutepico (molecular e invisible) y simboacutelico (matemaacutetico y formulacioacuten quiacutemica)rdquo

buscando en los estudiantes la construccioacuten de explicaciones y predicciones que

conduzcan al uso y aprendizaje del lenguaje en ciencias

Palabras clave Representacioacuten Macroscoacutepica submicroscoacutepico simboacutelico

proceso de disolucioacuten lenguaje quiacutemico aprendizaje significativo

Resumen y Abstract X

Abstract

In this final work of masters in teaching natural sciences a design of a teaching strategy is

proposed to improve the appropriation of language of chemistry through the issue of

dissolutions aimed at the higher grades (10 and 11) of high school

The guide consists of six workshops each consisting of various activities and reflexive

work practice (in the classroom and at home) seeking a better understanding on the

subject develops students to apply and interpret the different phenomena of everyday life

from their previous knowledge and training learned in chemical dissolutions

Guides design is based on the model proposed by Johnstone refers to the use of three

levels of thinking ldquomacroscopic (tangible) submicroscopic (molecular and invisible) and

symbolic (mathematical and chemical formula) looking for students the construction of

explanations and predictions that lead to the use and learning of language in science

Keywords Macroscopic Representation submicroscopic symbolic dissolution process

chemical language meaningful learning

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Bibliografiacutea

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Bibliografiacutea 109

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110 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

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Page 2: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del

lenguaje de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Javier Antonio Salazar Monguiacute

Trabajo de grado presentado como requisito parcial para optar al tiacutetulo de

Magister en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales

Directora

DrScMSc Quiacutemica Liliam Alexandra Palomeque Forero

Liacutenea de Investigacioacuten

Motivacioacuten en la Ensentildeanza de la Quiacutemica (MEQ)

Universidad Nacional de Colombia

Facultad de Ciencias

Bogotaacute DC Colombia

2014

ldquoLa habilidad es lo que eres capaz de hacer

La motivacioacuten determina lo que haraacutes

La actitud determina lo bien que lo haraacutesrdquo

Lou Holtz

ldquoNada puedes ensentildear a un hombre solo

ayudarle a encontrarlo por siacute mismo

Galileo Galilei

Agradecimientos

A Dios por darme las capacidades y permitirme alcanzar una meta maacutes

A mis padres Estrella y Luis a mi hermano Cesar Augusto quienes siempre me han dado

su apoyo incondicional y promueven mi superacioacuten a traveacutes de su ejemplo

A mi tiacutea Susana porque siempre estaacute dispuesta a escuchar y apoyar a la familia

A mis hijos Samuel y Mariana y mi esposa Laura por su paciencia durante esta etapa su

amor y alegriacutea

A mi directora de tesis la profesora Liliam Alexandra Palomeque Forero por su

dedicacioacuten y sus orientaciones que han sido fundamentales en la elaboracioacuten de este

trabajo

A todas las personas que de diferente manera me acompantildearon durante este proceso de

formacioacuten por sus buenas intenciones y la gran energiacutea que estuvo siempre presente

Resumen y Abstract IX

Resumen

En este trabajo final de maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales se

propone un disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones dirigida a los cursos superiores (10 y 11) de

educacioacuten media

La guiacutea estaacute compuesta por seis talleres constituidos cada uno por diversas actividades

de trabajo praacutectico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que buscan que se

desarrollen un mejor entendimiento sobre el tema y que los estudiantes apliquen e

interpreten los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos

previos y en formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas

El disentildeo de las guiacuteas se basa en el modelo propuesto por Johnstone que hace

referencia al uso de tres niveles de pensamiento ldquoMacroscoacutepico (tangible)

submicroscoacutepico (molecular e invisible) y simboacutelico (matemaacutetico y formulacioacuten quiacutemica)rdquo

buscando en los estudiantes la construccioacuten de explicaciones y predicciones que

conduzcan al uso y aprendizaje del lenguaje en ciencias

Palabras clave Representacioacuten Macroscoacutepica submicroscoacutepico simboacutelico

proceso de disolucioacuten lenguaje quiacutemico aprendizaje significativo

Resumen y Abstract X

Abstract

In this final work of masters in teaching natural sciences a design of a teaching strategy is

proposed to improve the appropriation of language of chemistry through the issue of

dissolutions aimed at the higher grades (10 and 11) of high school

The guide consists of six workshops each consisting of various activities and reflexive

work practice (in the classroom and at home) seeking a better understanding on the

subject develops students to apply and interpret the different phenomena of everyday life

from their previous knowledge and training learned in chemical dissolutions

Guides design is based on the model proposed by Johnstone refers to the use of three

levels of thinking ldquomacroscopic (tangible) submicroscopic (molecular and invisible) and

symbolic (mathematical and chemical formula) looking for students the construction of

explanations and predictions that lead to the use and learning of language in science

Keywords Macroscopic Representation submicroscopic symbolic dissolution process

chemical language meaningful learning

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Bibliografiacutea

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Page 3: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

ldquoLa habilidad es lo que eres capaz de hacer

La motivacioacuten determina lo que haraacutes

La actitud determina lo bien que lo haraacutesrdquo

Lou Holtz

ldquoNada puedes ensentildear a un hombre solo

ayudarle a encontrarlo por siacute mismo

Galileo Galilei

Agradecimientos

A Dios por darme las capacidades y permitirme alcanzar una meta maacutes

A mis padres Estrella y Luis a mi hermano Cesar Augusto quienes siempre me han dado

su apoyo incondicional y promueven mi superacioacuten a traveacutes de su ejemplo

A mi tiacutea Susana porque siempre estaacute dispuesta a escuchar y apoyar a la familia

A mis hijos Samuel y Mariana y mi esposa Laura por su paciencia durante esta etapa su

amor y alegriacutea

A mi directora de tesis la profesora Liliam Alexandra Palomeque Forero por su

dedicacioacuten y sus orientaciones que han sido fundamentales en la elaboracioacuten de este

trabajo

A todas las personas que de diferente manera me acompantildearon durante este proceso de

formacioacuten por sus buenas intenciones y la gran energiacutea que estuvo siempre presente

Resumen y Abstract IX

Resumen

En este trabajo final de maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales se

propone un disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones dirigida a los cursos superiores (10 y 11) de

educacioacuten media

La guiacutea estaacute compuesta por seis talleres constituidos cada uno por diversas actividades

de trabajo praacutectico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que buscan que se

desarrollen un mejor entendimiento sobre el tema y que los estudiantes apliquen e

interpreten los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos

previos y en formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas

El disentildeo de las guiacuteas se basa en el modelo propuesto por Johnstone que hace

referencia al uso de tres niveles de pensamiento ldquoMacroscoacutepico (tangible)

submicroscoacutepico (molecular e invisible) y simboacutelico (matemaacutetico y formulacioacuten quiacutemica)rdquo

buscando en los estudiantes la construccioacuten de explicaciones y predicciones que

conduzcan al uso y aprendizaje del lenguaje en ciencias

Palabras clave Representacioacuten Macroscoacutepica submicroscoacutepico simboacutelico

proceso de disolucioacuten lenguaje quiacutemico aprendizaje significativo

Resumen y Abstract X

Abstract

In this final work of masters in teaching natural sciences a design of a teaching strategy is

proposed to improve the appropriation of language of chemistry through the issue of

dissolutions aimed at the higher grades (10 and 11) of high school

The guide consists of six workshops each consisting of various activities and reflexive

work practice (in the classroom and at home) seeking a better understanding on the

subject develops students to apply and interpret the different phenomena of everyday life

from their previous knowledge and training learned in chemical dissolutions

Guides design is based on the model proposed by Johnstone refers to the use of three

levels of thinking ldquomacroscopic (tangible) submicroscopic (molecular and invisible) and

symbolic (mathematical and chemical formula) looking for students the construction of

explanations and predictions that lead to the use and learning of language in science

Keywords Macroscopic Representation submicroscopic symbolic dissolution process

chemical language meaningful learning

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

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RE

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LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

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Page 4: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Agradecimientos

A Dios por darme las capacidades y permitirme alcanzar una meta maacutes

A mis padres Estrella y Luis a mi hermano Cesar Augusto quienes siempre me han dado

su apoyo incondicional y promueven mi superacioacuten a traveacutes de su ejemplo

A mi tiacutea Susana porque siempre estaacute dispuesta a escuchar y apoyar a la familia

A mis hijos Samuel y Mariana y mi esposa Laura por su paciencia durante esta etapa su

amor y alegriacutea

A mi directora de tesis la profesora Liliam Alexandra Palomeque Forero por su

dedicacioacuten y sus orientaciones que han sido fundamentales en la elaboracioacuten de este

trabajo

A todas las personas que de diferente manera me acompantildearon durante este proceso de

formacioacuten por sus buenas intenciones y la gran energiacutea que estuvo siempre presente

Resumen y Abstract IX

Resumen

En este trabajo final de maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales se

propone un disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones dirigida a los cursos superiores (10 y 11) de

educacioacuten media

La guiacutea estaacute compuesta por seis talleres constituidos cada uno por diversas actividades

de trabajo praacutectico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que buscan que se

desarrollen un mejor entendimiento sobre el tema y que los estudiantes apliquen e

interpreten los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos

previos y en formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas

El disentildeo de las guiacuteas se basa en el modelo propuesto por Johnstone que hace

referencia al uso de tres niveles de pensamiento ldquoMacroscoacutepico (tangible)

submicroscoacutepico (molecular e invisible) y simboacutelico (matemaacutetico y formulacioacuten quiacutemica)rdquo

buscando en los estudiantes la construccioacuten de explicaciones y predicciones que

conduzcan al uso y aprendizaje del lenguaje en ciencias

Palabras clave Representacioacuten Macroscoacutepica submicroscoacutepico simboacutelico

proceso de disolucioacuten lenguaje quiacutemico aprendizaje significativo

Resumen y Abstract X

Abstract

In this final work of masters in teaching natural sciences a design of a teaching strategy is

proposed to improve the appropriation of language of chemistry through the issue of

dissolutions aimed at the higher grades (10 and 11) of high school

The guide consists of six workshops each consisting of various activities and reflexive

work practice (in the classroom and at home) seeking a better understanding on the

subject develops students to apply and interpret the different phenomena of everyday life

from their previous knowledge and training learned in chemical dissolutions

Guides design is based on the model proposed by Johnstone refers to the use of three

levels of thinking ldquomacroscopic (tangible) submicroscopic (molecular and invisible) and

symbolic (mathematical and chemical formula) looking for students the construction of

explanations and predictions that lead to the use and learning of language in science

Keywords Macroscopic Representation submicroscopic symbolic dissolution process

chemical language meaningful learning

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

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Electroliacuteticas en la Formacioacuten Inicial de Profesores Formacioacuten Universitaria 2 (5) 41-52

Page 5: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Resumen y Abstract IX

Resumen

En este trabajo final de maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales se

propone un disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones dirigida a los cursos superiores (10 y 11) de

educacioacuten media

La guiacutea estaacute compuesta por seis talleres constituidos cada uno por diversas actividades

de trabajo praacutectico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que buscan que se

desarrollen un mejor entendimiento sobre el tema y que los estudiantes apliquen e

interpreten los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos

previos y en formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas

El disentildeo de las guiacuteas se basa en el modelo propuesto por Johnstone que hace

referencia al uso de tres niveles de pensamiento ldquoMacroscoacutepico (tangible)

submicroscoacutepico (molecular e invisible) y simboacutelico (matemaacutetico y formulacioacuten quiacutemica)rdquo

buscando en los estudiantes la construccioacuten de explicaciones y predicciones que

conduzcan al uso y aprendizaje del lenguaje en ciencias

Palabras clave Representacioacuten Macroscoacutepica submicroscoacutepico simboacutelico

proceso de disolucioacuten lenguaje quiacutemico aprendizaje significativo

Resumen y Abstract X

Abstract

In this final work of masters in teaching natural sciences a design of a teaching strategy is

proposed to improve the appropriation of language of chemistry through the issue of

dissolutions aimed at the higher grades (10 and 11) of high school

The guide consists of six workshops each consisting of various activities and reflexive

work practice (in the classroom and at home) seeking a better understanding on the

subject develops students to apply and interpret the different phenomena of everyday life

from their previous knowledge and training learned in chemical dissolutions

Guides design is based on the model proposed by Johnstone refers to the use of three

levels of thinking ldquomacroscopic (tangible) submicroscopic (molecular and invisible) and

symbolic (mathematical and chemical formula) looking for students the construction of

explanations and predictions that lead to the use and learning of language in science

Keywords Macroscopic Representation submicroscopic symbolic dissolution process

chemical language meaningful learning

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

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Page 6: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Resumen y Abstract X

Abstract

In this final work of masters in teaching natural sciences a design of a teaching strategy is

proposed to improve the appropriation of language of chemistry through the issue of

dissolutions aimed at the higher grades (10 and 11) of high school

The guide consists of six workshops each consisting of various activities and reflexive

work practice (in the classroom and at home) seeking a better understanding on the

subject develops students to apply and interpret the different phenomena of everyday life

from their previous knowledge and training learned in chemical dissolutions

Guides design is based on the model proposed by Johnstone refers to the use of three

levels of thinking ldquomacroscopic (tangible) submicroscopic (molecular and invisible) and

symbolic (mathematical and chemical formula) looking for students the construction of

explanations and predictions that lead to the use and learning of language in science

Keywords Macroscopic Representation submicroscopic symbolic dissolution process

chemical language meaningful learning

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Bibliografiacutea

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Electroliacuteticas en la Formacioacuten Inicial de Profesores Formacioacuten Universitaria 2 (5) 41-52

Page 7: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Contenido XI

Contenido Paacuteg

Resumen IX

Lista de figuras XIII

Lista de tablas XV

Lista de Siacutembolos y abreviaturas XVI

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten 1

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica 2

3 Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 3

4 OBJETIVOS 5 41 Objetivo general 5 42 Objetivos especiacuteficos 5

5 Marcos de Referencia 6 51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones 6

511 El concepto de disolucioacuten 6 52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica 20

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica 20 53 Componente disciplinar 36

531 La quiacutemica de las disoluciones 37 532 Medidas de concentracioacuten de soluciones 39 533 Factores que afectan la solubilidad 41

54 Componente Didaacutectico 45 55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica 51

6 Guiacuteas Didaacutecticas 53 61 Guiacuteas del Estudiante 53 62 Recomendaciones para el docente 89

7 Conclusiones y recomendaciones 99 71 Conclusiones 99 72 Recomendaciones 100

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas 101

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Bibliografiacutea

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iones sodio e iones cloruro] Recuperado el 10 de octubre de 2014 de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

[Imagen Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una

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Page 8: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

XII Contenido

Bibliografiacutea 107

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

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110 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten de lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Palomeque L A Molina M F (2012) Teacutecnicas baacutesicas de laboratorio de

quiacutemica (2ordf ed) (pp 148 -164) Bogotaacute Kimpres Ltda Petrucci R (2003) Quiacutemica general (8ordf ed)(p 561)Madrid Pearson education Quira A S Royman P y Roacutemulo G (2009) Modelos sobre las Disoluciones

Electroliacuteticas en la Formacioacuten Inicial de Profesores Formacioacuten Universitaria 2 (5) 41-52

Page 9: Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la

Contenido XIII

Lista de figuras

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira

et al 2009 p 44) 17

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas en el

curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39) 22

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

26

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica

(Galagovsky 2009 p 957) 28

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009) 29

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

29

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de

ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009

p 966) 30

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del

esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965) 31

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente

a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968) 32

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de

httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng 44

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744 44

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten (Ortolani

2012 p 213) 50

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de

httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia 56

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R

Velazquez P 2012 p 50) 62

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns

R 2003 p 414) 66

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro

(httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng) 68

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones

sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744) 68

Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang

R 2007 p 522) 69

XIV Contenido

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares 70

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado

dehttpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml) 71

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de

httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio) 76

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no

electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18) 79

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18) 82

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al

(2011) p 18) 82

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18) 83

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c)

Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

84

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de

httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927) 85

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

(Petrucci R (2003) p 561) 87

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549) 92

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la

moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p

549) 93

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se

agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c)

Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten (Chang R 2003 p 549) 93

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se

disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas

se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en

agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380) 94

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las

moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake

2008 p 380) 94

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten

(recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-

quimicapropiedades-coligativas) 96

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982 citado en

Galagovsky 2003 p109) 97

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos

de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009

p 966) 98

Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten icoacutenica dentro del

lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967) 98

Contenido XV

Lista de tablas

Paacuteg

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35) 38

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones

(Palomeque 2007 p 156) 40

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores

de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47) 46

Contenido XVI

Lista de Siacutembolos y abreviaturas

Abreviaturas

Abreviatura Teacutermino

119927

119927 Porcentaje peso a peso

119933

119933 Porcentaje volumen a volumen

119927

119933 Porcentaje peso a volumen

∆H Entalpia o fuerza de Interaccioacuten

C1 C2 Concentracioacuten 1 Concentracioacuten 2

m Molalidad

mL Mililitros

M Molaridad

N Normalidad

NaCl Cloruro de Sodio

ppm Partes por milloacuten

sln Disolucioacuten

X Fraccioacuten molar

TCM Teoriacutea corpuscular de la materia

IUPAC International Union of Pure and Applied Chemistry

V1 V2 Volumen 1 Volumen 2

1 Delimitacioacuten de la aplicacioacuten de la propuesta - caracteriacutesticas de la poblacioacuten y de la institucioacuten

La Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas del municipio de Socotaacute ndash Boyacaacute es

de caraacutecter teacutecnico cuenta con 1100 estudiantes de todos los niveles En la sede de

secundaria hay aproximadamente 450 estudiantes de los niveles de 6 a 11 los cursos

estaacuten conformados por 30 a 35 estudiantes En este municipio la actividad principal es la

mineriacutea (extraccioacuten de carboacuten) y las familias pertenecen a diferentes estratos sociales

En cuanto a las instalaciones de la institucioacuten se tienen moacutedulos de laboratorios de

quiacutemica fiacutesica y biologiacutea donados por la gobernacioacuten pero no se han utilizado debido a

que no se cuenta con las instalaciones fiacutesicas adecuadas para su funcionamiento

Respecto a ayudas audiovisuales como video-beam internet y computadoras el servicio

es bueno ademaacutes algunos estudiantes cuentan con servicio de internet en sus casas

2 Introduccioacuten general a la problemaacutetica

En muchos artiacuteculos e investigaciones referentes a la actividad de ensentildeanza-

aprendizaje de las ciencias es frecuente encontrar reportes de un marcado desintereacutes y

desmotivacioacuten general de los estudiantes hacia las disciplinas cientiacuteficas Tambieacuten se

menciona un manejo superficial de los temas por falta de tiempo y porque los planes de

estudio tienen temarios demasiado densos no se alcanza tampoco a lograr un adecuado

manejo del lenguaje especializado del aacuterea

Si se pudiera lograr un correcto manejo del lenguaje quiacutemico y una mejor interpretacioacuten

de teacuterminos coacutedigos graacuteficos y siacutembolos seriacutea posible que el estudiante desarrollara y

relacionara los conceptos teoacutericos especiacuteficos con fenoacutemenos de su entorno o con

situaciones que le exijan anaacutelisis de resultados lo anterior puede redundar en una mejor

motivacioacuten maacutes avance en los temas de un grado a otro y aprendizaje significativo de

los temas

3 Justificacioacuten de la propuesta para la

institucioacuten

Algunas evaluaciones previas (pruebas de clase o test tipo pruebas de estado ndash SABER

aplicadas a los estudiantes de educacioacuten secundaria de la institucioacuten en donde se

aplicaraacute la presente propuesta han evidenciado fallas en la comprensioacuten de textos con

lenguaje teacutecnico y mucha dificultad en la semaacutentica tanto linguumliacutestica como loacutegica frente

a los enunciados de los ejercicios propuestos

Para que el aprendizaje sea significativo y no se convierta simplemente en un tema visto

y estudiado a corto plazo debido a la falta de comprensioacuten lectora presentada por los

estudiantes de todos los grados de escolaridad es necesario que los estudiantes

establezcan una comunicacioacuten clara y especifica con el docente y se apropien de

lenguaje de las ciencias en este caso de la quiacutemica Esta apropiacioacuten ademaacutes les

permitiraacute a futuro explicar y describir sus propias observaciones e interpretaciones de

cualquier fenoacutemeno o de los textos que utilice para aprender los nuevos temas vistos en

clase

Como primer paso para mejorar la apropiacioacuten y manejo del lenguaje es necesario

realizar un anaacutelisis profundo en los estudiantes tal como lo concluyeron en algunas

investigaciones ldquola educacioacuten quiacutemica normal estaacute aislada del sentido comuacuten de la vida

cotidiana de la sociedad de la historia y filosofiacutea de la ciencia de la tecnologiacutea de la

fiacutesica escolar y de la investigacioacuten quiacutemica actual al que no se debe sustituir sino

reinterpretar a partir de la mirada de la cienciardquo (Chamizo J A 2001 p 20)

Indagando sobre los errores maacutes frecuentes de comprensioacuten e interpretacioacuten expuestos

por investigaciones realizadas en relacioacuten con el tema disoluciones se ha podido

determinar que tienen serias dificultades provenientes de preconcepciones o ideas

Justificacioacuten de la propuesta para la institucioacuten 4

intuitivas fuertemente arraigadas que generan grandes dificultades en la adquisicioacuten del

conocimiento cientiacutefico ya que muchas de estas ideas persisten por muchos antildeos

(Cervellini et al 2006 p 408)

Con la investigacioacuten del grupo se encontraraacuten nuevas estrategias didaacutecticas que

favorezcan el aprendizaje la interpretacioacuten y la produccioacuten de sentido (semiologiacutea) del

lenguaje de la quiacutemica

ldquoLo importante en los procesos de la ensentildeanza de las ciencias en cuanto al empleo de

representaciones es hacer que los sujetos elaboren el conocimiento con las

representaciones muacuteltiples sin encasillarse en un soacutelo tipo de representacioacuten El empleo

de varias representaciones externas permitiraacute que el individuo complemente su proceso

de formacioacuten de conceptos y de aprendizajes a profundidad Posteriormente se

evidenciaraacute que las representaciones mentales de un estudiante refinaraacuten las ideas y

representaciones internas las cuales se expresaraacuten por medio de las representaciones

semioacuteticas en el proceso de comunicacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

Se ha escogido plantear una estrategia novedosa porque el reto de los centros

educativos es brindar experiencias que capten la atencioacuten del estudiante ldquoes decir

disentildear estrategias que mantengan al estudiante interesado por aprender o por las

respectivas asignaturas estas actividades aparte de captar el intereacutes deben desarrollar

en el alumno habilidades de orden superior como el anaacutelisis y la metacognicioacuten (Parolo et

al 2004)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 27)

Como tema para este trabajo se ha seleccionado el capiacutetulo de disoluciones ya que es

fundamental dentro del curriacuteculo es ademaacutes una temaacutetica propicia para abordar el

estudio de las dificultades que tienen los estudiantes para interpretar referencias

cotidianas (nivel macroscoacutepico) y el manejo paralelo del nivel simboacutelico y el nivel

submicroscoacutepico

4 OBJETIVOS

41 Objetivo general

Disentildear una estrategia didaacutectica orientada a que los estudiantes de educacioacuten media de

la Institucioacuten Educativa Francisco Joseacute de Caldas mejoren la interpretacioacuten y el uso del

lenguaje de la quiacutemica desde la linguumliacutestica y la semiologiacutea de la imagen abordando el

tema disoluciones

42 Objetivos especiacuteficos

Realizar una revisioacuten desde el punto de vista disciplinar y epistemoloacutegico sobre el

lenguaje y conceptos que se requieren para el estudio de las disoluciones

Hacer una revisioacuten sobre los niveles representacionales de la quiacutemica y sobre la red

conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

Revisar bibliografiacutea especializada en revistas y textos sobre la quiacutemica y sus lenguajes

Explorar identificar y analizar el conocimiento previo que sobre el tema disoluciones

tienen los estudiantes de quiacutemica con situaciones presentadas en el aula a estudiantes

de grado deacutecimo y undeacutecimo

Disentildear actividades de aula (estrategia didaacutectica) para mejorar las diferentes

representaciones muacuteltiples que los estudiantes van adquiriendo cuando estudian los

conceptos relacionados con el tema disoluciones

5 Marcos de Referencia

51 Componente histoacuterico-epistemoloacutegico relacionado con el tema disoluciones

511 El concepto de disolucioacuten

Con el teacutermino disolucioacuten se suele denominar a un amplio campo de fenoacutemenos y

sistemas materiales conocidos desde la antiguumledad ldquoLos fenoacutemenos de disolucioacuten

fundamentalmente de sustancias soacutelidas en liacutequidos plantean cuestiones acerca de las

causas de la desaparicioacuten del soluto la transparencia de la disolucioacuten la constancia de la

masa la no conservacioacuten del volumen la alteracioacuten de la temperatura o la saturacioacuten En

el intento de dar respuesta a estas cuestiones se han generado teoriacuteas y modelos que

han ido evolucionando a lo largo de la historia Algunos de ellos ndashmuy aceptados en su

momentondash se han desarrollado en general en paralelo al concepto de materia o como

consecuencia de los cambios y evoluciones que eacutesta ha sufrido No obstante hasta el

uacuteltimo tercio del Siglo XIX fueron relativamente pocos los cientiacuteficos que se centraron en

la investigacioacuten de la naturaleza de las disoluciones como un problema en siacute mismo

(Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de

(Holding 1987)(Blanco et al 2010 p 451) se pueden diferenciar tres vertientes en la

Marco Referencial 7

evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los

aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que

caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

ndash Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ndash Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ndash Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacutenrdquo

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

ldquoUna de las primeras explicaciones de las disoluciones aceptada durante un largo

periodo de tiempo fue la teoriacutea laquode la transustancializacioacutenraquo de Aristoacuteteles (384-322

aC) Esta teoriacutea que asumiacutea como real lo que parece ocurrir al soluto cuando se

disuelve (por ejemplo que la sal al disolverse parece convertirse en agua) con lleva un

modelo continuo de materia De aquiacute que en la Edad Media en una aplicacioacuten de esta

teoriacutea se considerara que si una gota de vino cayera al agua acabariacutea por convertirse en

agua Se conoce tambieacuten como teoriacutea de la licuefaccioacuten (Selley 1998)rdquo (Blanco et al

2010 p 452)

A pesar de lo dicho anteriormente posiblemente la primera teoriacutea corpuscular de

disolucioacuten que se recuerda sea la laquode intersticios atoacutemicosraquo de Platoacuten (427-347 aC)

anterior a la de Aristoacuteteles que explicaba la desaparicioacuten del soluto por un proceso de

interpenetracioacuten que supone la aceptacioacuten de la idea de vaciacuteo (Blanco et al 2010 p

452)

ldquoPosteriormente Demoacutecrito de Abdera (460-370 aC) propone que la materia estaacute

constituida por aacutetomos y vaciacuteo Basaacutendose en esta teoriacutea Heroacuten de Alejandriacutea (aproacutex10-

70 dC) ensentildeaba que la miscibilidad del agua con el vino era evidencia de la existencia

de espacios entre los aacutetomos de ambas sustancias (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010

p 452)

ldquoObviamente estas teoriacuteas sobre las disoluciones al igual que las teoriacuteas atomiacutesticas de

las que partiacutean quedaron laquoolvidadasraquo durante muchos siglosrdquo (Blanco et al 2010 p

452)

8 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEn el siglo XVII el filoacutesofo matemaacutetico y cientiacutefico franceacutes Paul Gasendi (1592-1655)

reviviacutea las ideas atomiacutesticas de Demoacutecrito proponiendo un modelo de laquoporos con

formasraquo para las disoluciones Suponiacutea por ejemplo que los cristales de sal estaban

compuestos de pequentildeas partiacuteculas llamadas corpuacutesculos y que al igual que los

cristales visibles eacutestas teniacutean forma de cubo Tambieacuten haciacutea conjeturas sobre un modelo

de poros para el agua suponiendo que conteniacutea poros con espacios vaciacuteos en forma de

cubo De este modo explicaba el proceso de disolucioacuten diciendo que los corpuacutesculos de

sal ldquose metiacuteanrdquo en los poros cuacutebicos del agua Es decir que en el proceso de disolucioacuten

la forma de los poros debiacutea coincidir con la forma de los corpuacutesculos De acuerdo con

este modelo cuando todos los poros del agua estaban ocupados ya no se podiacutea disolver

maacutes sal y se alcanzaba la saturacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoGasendi comproboacute no obstante que una disolucioacuten saturada de sal comuacuten podiacutea

disolver cristales de aluacutemina u otras sustancias lo que explicaba sugiriendo que el agua

teniacutea tambieacuten poros en forma de octaedros (la forma de los cristales de aluacutemina)

Gasendi justificaba este punto de vista considerando que lo que es cierto para el total es

cierto para la parte Esta idea es la que con frecuencia utilizan los escolares aunque de

forma impliacutecita cuando asignan a las partiacuteculas propiedades macroscoacutepicas (Holding

1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

Esta explicacioacuten implicaba tambieacuten asumir que los corpuacutesculos de aluacutemina eran maacutes

pequentildeos que los de sal por eso podiacutea encontrar espacio suficiente en una disolucioacuten

saturada de sal (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoCon el tiempo el nuacutemero de diferentes formas cristalinas conocidas por los cientiacuteficos

llegoacute a ser tan grande que el modelo de laquoporos con formasraquo para explicar las

disoluciones comenzoacute a perder credibilidad Con el desarrollo de la teoriacutea atoacutemica en el

siglo XIX el modelo de poros evolucionariacutea hacia la consideracioacuten del vaciacuteo no como

intersticios dentro de la materia sino como espacio no ocupado por estardquo (Blanco et al

2010 p 452)

Marco Referencial 9

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoPara encontrar las primeras ideas sobre este aspecto clave para comprender la

naturaleza de las disoluciones como se veraacute maacutes adelante hay que remontarse hasta la

segunda mitad del siglo XVII Un graacutefico de esta eacutepoca (1672) representa el proceso de

disolucioacuten como un cantildeoneo del soacutelido por las partiacuteculas en raacutepido movimiento del agua y

el consecuente movimiento de las partiacuteculas del soluto hacia los huecos del agua Esta

explicacioacuten de las disoluciones se conoce tambieacuten como teoriacutea laquodel asaltoraquo ndashque implica

un modelo de porosndash y que llegoacute a ser ampliamente aceptada y fue la explicacioacuten

estaacutendar hasta comienzos del siglo XIX (Selley 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoRivales de la teoriacutea laquodel asaltoraquo basada en la idea de interaccioacuten de tipo mecaacutenico

fueron varias teoriacuteas que proponiacutean la existencia de fuerzas de atraccioacuten entre las

entidades en disolucioacuten Tras el eacutexito de la explicacioacuten de los cuerpos celestes en

teacuterminos de fuerzas gravitatorias Newton marcoacute un nuevo hito en la historia de las

disoluciones quiacutemicas al atribuir a laquolos cuerpos diminutosraquo en disolucioacuten una fuerza

atractiva para cortas distancias Este modelo trataba de explicar de alguna manera las

razones de la laquoafinidadraquo entre ciertas sustancias Desde su punto de vista en las

disoluciones debiacutea existir una combinacioacuten de fuerzas atractivas y repulsivas Antes de

Newton soacutelo se habiacutea postulado la posibilidad de que entre laquocuerpos diminutosraquo

aparecieran fuerzas de repulsioacuten responsables de la raacutepida dispersioacuten del material

disuelto (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 451)

ldquoDe acuerdo con este modelo una sal puede disolverse en agua si las partiacuteculas de la sal

muestran mayor atraccioacuten por las moleacuteculas del agua que por las suyas El concepto de

interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten aparece con un poder de

explicacioacuten mayor que el de otras teoriacuteas anteriores y a partir de entonces seriacutea el

soporte de otras nuevas teoriacuteasrdquo (Blanco et al 2010 p 452)

ldquoEn el siglo XVIII el naturalista franceacutes Georges Louis Leclerc (1707-1788) conde de

Bufoacuten postuloacute que la laquoformaraquo de la supuesta interaccioacuten entre laquocuerpos minuacutesculosraquo

seriacutea importante si llegara a actuar entre partiacuteculas proacuteximas Proponiacutea como hipoacutetesis

que las sustancias de similares caracteriacutesticas estariacutean constituidas por laquocuerposraquo de

igual laquoformaraquo que cumpliriacutean los requisitos necesarios para la disolucioacuten Se basaba en

la observacioacuten de experiencias en las que las sustancias solubles entre siacute pareciacutean tener

10 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

caracteriacutesticas (fiacutesicas-quiacutemicas) similares de modo que pareciacutea cumplirse una regla

general lo semejante disuelve a lo semejante (similiasimilibussolvuntur) Actualmente se

utiliza una regla similar cuando se afirma que laquolos liacutequidos polares disuelven a los soacutelidos

polares y los liacutequidos no polares disuelven a los soacutelidos no polaresraquo Bufoacuten sin embargo

fue incapaz de especular sobre la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten entre soluto y

disolvente Las teoriacuteas al respecto acarrearon mucha controversia y se convirtieron en un

importante campo de investigacioacuten en el siguiente siglordquo (Blanco et al 2010 p 453)

En esta eacutepoca el quiacutemico franceacutes Claude LuoisBertholle (1749-1822) desarrolloacute la teoriacutea

de la combinacioacuten quiacutemica entre soluto y disolvente Esta teoriacutea manteniacutea la proposicioacuten

de Newton de que todas las fuerzas de laquoafinidadraquo que producen cambios son en esencia

atracciones gravitatorias modificadas pero introduciacutea la idea de que las sustancias

podiacutean reaccionar en cualquier proporcioacuten (Holding 1987) En consecuencia no hizo

distincioacuten entre compuestos y disoluciones (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthollet pensaba que los laquocambios realmente quiacutemicosraquo iban siempre acompantildeados

de la disolucioacuten de alguna sustancia en agua y que no teniacutea sentido que las sustancias

reaccionaran en proporciones constantes Constituye un capiacutetulo muy conocido de la

historia de la quiacutemica su desacuerdo con el quiacutemico Joseph-Louis Proust (1754-1826)

quien en 1779 afirmaba que ldquoun compuesto es una sustancia a la que la naturaleza

asigna proporciones fijas un ser cuya naturaleza nunca crea otra proporcioacuten maacutes que la

establecida (Holding 1998)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoProust no mostraba seguridad sobre la naturaleza de las fuerzas de atraccioacuten en la

disolucioacuten pero siacute sobre su convencimiento de la composicioacuten definida de un compuesto

Esta controversia tuvo lugar en un momento en que los cientiacuteficos estaban tratando de

establecer los criterios para definir y clasificar cada tipo de cambio como fiacutesico o quiacutemico

Los quiacutemicos se preguntaban si las disoluciones particularmente las acuosas deberiacutean

entenderse como sistemas formados por especies quiacutemicas definidas producidas por la

combinacioacuten de la sustancia disuelta y el agua o explicarse en teacuterminos puramente

fiacutesicosrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

Marco Referencial 11

ldquoAlgunos de los que se apoyaban en la laquoafinidad quiacutemica entre soluto y disolventeraquo

propuesta por Berthollet la continuaron hasta la mitad del siglo siguiente Desde este

punto de vista se suponiacutea por ejemplo que la disminucioacuten de volumen que se produciacutea

en las disoluciones era una manifestacioacuten de laquouna inmensa presioacuten externaraquo que

conduciacutea a una condensacioacuten de materia proacutexima a la combinacioacuten quiacutemica (Dolby

1976) Tambieacuten se apoyaban en Berthollet quienes atribuiacutean los intercambios de calor en

la disolucioacuten a una combinacioacuten quiacutemica (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEntre 1860 y 1880 el quiacutemico ruso Dimitri Ivanovic Mendeleacuteyev (1834-1907) propuso y

difundioacute la teoriacutea laquode los hidratosraquo seguacuten la cual podriacutean formarse compuestos (hidratos)

entre soluto y agua con una proporcioacuten definida El hidrato se difundiriacutea a traveacutes de la

masa de liacutequido formando una disolucioacuten homogeacutenea Este trabajo tuvo gran repercusioacuten

y contribuyoacute a reactivar la investigacioacuten de las disoluciones Mendeleacuteiev consideraba que

la teoriacutea de hidratacioacuten era el meacutetodo maacutes plausible para explicar los cambios fiacutesicos que

pareciacutean ser consecuencia de las combinaciones quiacutemicas que acompantildean la formacioacuten

de una disolucioacuten (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoEn la deacutecada de 1870 los estudios realizados en termoquiacutemica constituiacutean una de las

principales fuentes de informacioacuten sobre el estado de las sustancias en disolucioacuten ya

que ofreciacutean datos experimentales sobre el calor de disolucioacuten y el calor de fusioacuten de las

sustancias disueltas en agua Para muchos quiacutemicos como Marcellin Berthelot (1827-

1907) era maacutes plausible atribuir la liberacioacuten de calor a la combinacioacuten quiacutemica de la

sustancia disuelta con el aguardquo (Blanco et al 2010 p 453)

Berthelot presentoacute un desarrollo completo de la teoriacutea laquode los hidratosraquo en 1879

Consideraba que ldquolos fenoacutemenos de la disolucioacuten normal estaacuten en cierto modo en una

situacioacuten intermedia entre la simple mezcla y la verdadera combinacioacutenrdquo Sin embargo

parece probable que el punto de partida de la disolucioacuten propiamente dicha resida en la

formacioacuten de ciertas combinaciones definidas entre el disolvente y el cuerpo disuelto

Tales seriacutean los hidratos formados en el liacutequido e ideacutenticos a los conocidos en estado

cristalizado y cada disolucioacuten estariacutea formada por la mezcla de una parte de disolvente

libre con una parte del cuerpo disuelto combinada eacutesta con el disolvente seguacuten la ley de

las proporciones definidas ldquoiacutentegramente o en una parte y el todo constituye un sistema

12 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

disociado en el que el cuerpo anhidro coexiste con el agua y su hidratordquo pudiendo existir

en una disolucioacuten a la vez varios hidratos de un mismo cuerpo unos estables y otros

disociados Constituyen entonces un sistema en equilibrio en el cual las proporciones

relativas de cada hidrato variacutean con la cantidad de agua la temperatura la presencia de

otros cuerpos etc (Nicol 1883)rdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoLa concepcioacuten de Berthelot de la importancia de los hidratos en disolucioacuten fue

representativa de las posiciones de los quiacutemicos que manteniacutean una visioacuten quiacutemica de

las disoluciones En la deacutecada de 1880-1890 el maacutes eminente defensor de la teoriacutea de

los hidratos fue Mendeleacuteievrdquo (Blanco et al 2010 p 453)

ldquoA pesar de la popularidad de esta teoriacutea William Nicol (1855-1929) rechazaba la idea de

que las moleacuteculas del agua se unieran quiacutemicamente al soluto de forma anaacuteloga al agua

de cristalizacioacuten y propuso en 1883 la teoriacutea de laquointeraccioacuten mutuaraquo entre las

moleacuteculas del soluto y del disolvente Suponiacutea que una disolucioacuten se forma cuando la

atraccioacuten entre las moleacuteculas del agua y del soluto es mayor que la atraccioacuten entre las

moleacuteculas del soluto e implicaba una recuperacioacuten de las ideas de Newton aunque ahora

la naturaleza de las fuerzas entre las moleacuteculas no era gravitatoria Nicol recopiloacute en

diferentes trabajos realizados en la deacutecada 1880-1890 un buen nuacutemero de evidencias

experimentales en apoyo de su teoriacuteardquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoEsta teoriacutea explicaba la saturacioacuten considerando que las fuerzas que favorecen la

disolucioacuten de las moleacuteculas de sal y las moleacuteculas de agua (fuerzas entre moleacuteculas

diferentes) se equilibran con la fuerzas que tienden a mantenerlas separadas (fuerzas

entre moleacuteculas iguales) Tambieacuten ofreciacutea una explicacioacuten plausible de los datos

experimentales de contraccioacuten del volumen total de la disolucioacuten de sal en agua

Aproximadamente en la misma eacutepoca Svante August Arrhenius (1859-1927) en su

entonces revolucionaria tesis doctoral sobre la teoriacutea ioacutenica (1884) proponiacutea que al

disolver el cloruro de potasio en agua los iones cloro y potasio se formaban sin

necesidad de corriente eleacutectrica La idea que prevaleciacutea al respecto entre los quiacutemicos de

la eacutepoca era la de Michael Faraday (1791- 1867) a saber los iones se producen por el

paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes del electrolito Precisamente la palabra electrolito

significa laquodestruido por la electricidadraquo Arrhenius mandoacute copia de esta tesis a

Marco Referencial 13

importantes cientiacuteficos de la eacutepoca que la acogieron de maneras muy diversasrdquo (Blanco

et al 2010 p 454)

ldquoHabriacutean de pasar unos veinte antildeos para que las teoriacuteas de interaccioacuten mutua y la ioacutenica

basadas en modelos moleculares fueran aceptadas a pesar de que se complementan

en la explicacioacuten de las disoluciones Por ejemplo Wilhelm Ostwald (1853-1932) que

apoyoacute inicialmente a Arrhenius no las mencionaba en su tratado sobre disoluciones

(Selley 1998) Por su parte la teoriacutea de las disociaciones electroliacuteticas de Arrhenius fue

atacada duramente y las nuevas teoriacuteas soacutelo pudieron emerger cuando murieron los

principales representantes de la escuela de Ostwald (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoPero la teoriacutea de los hidratos auacuten teniacutea sus defensores En medio del duro debate entre

los defensores de los criterios termoquiacutemicos (especialmente por la escuela de Ostwald)

y las teoriacuteas moleculares (como la teoriacutea de interaccioacuten o la teoriacutea ioacutenica) Spencer

Pickering (1858-1920) lograba un gran triunfo en 1889 al conseguir cristalizar un hidrato

no identificado hasta entonces (H2SO44H2O) (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa teoriacutea de hidratacioacuten de las disoluciones se mantendriacutea todaviacutea durante varias

deacutecadas maacutes y en 1907 la Faraday Society presidida por Pickering organizariacutea un

debate general sobre los hidratos en las disoluciones en el que se desarrollariacutea una

fuerte confrontacioacuten entre sus defensores y los seguidores de la escuela de Ostwald No

obstante parte de este debate derivariacutea hacia la teoriacutea de disociacioacuten electroliacutetica que

en esos momentos gozaba de mayor simpatiacutea entre los quiacutemicos britaacutenicos (Dolby

1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

ldquoDurante la segunda mitad del siglo XIX los fiacutesicos y los quiacutemicos desarrollaron la teoriacutea

cineacutetica de los gases haciendo posible la explicacioacuten de los aspectos cuantitativos del

estado gaseoso y los procesos reversibles en los que intervienen los gases Las primeras

aplicaciones de esta teoriacutea al estado liacutequido fueron de naturaleza especulativa por lo que

los cientiacuteficos tardaron mucho tiempo en conseguir una adecuada comprensioacuten de los

procesos reversibles de disolucioacuten y en relacionar las disoluciones con los gasesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

14 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoEl trabajo de Leander Dossios (1847-1883) es representativo de la primera fase del

desarrollo de la teoriacutea cineacutetica en el aacutembito de las disoluciones previamente a la

aplicacioacuten de la termodinaacutemica En 1867 Dossios consideraba que un tratamiento

satisfactorio para las disoluciones podriacutea derivarse de una teoriacutea cineacutetica ndash que asume

que la energiacutea cineacutetica de una moleacutecula es mayor que la atraccioacuten entre dos moleacuteculas

vecinas pero menor que la atraccioacuten total de todas las demaacutes moleacuteculas sobre ellandash Esta

teoriacutea le permite explicar la saturacioacuten que ocurre cuando el nuacutemero de moleacuteculas que

pasan a la disolucioacuten es igual al de moleacuteculas que precipitan o el hecho de que la

solubilidad aumente con la temperatura que hace que se incremente el movimiento

molecular (Dolby 1976)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoLa concepcioacuten de que las partiacuteculas de las disoluciones estaacuten en movimiento procede de

la analogiacutea con el laquomovimiento brownianoraquo En 1827 el botaacutenico Robert Brown (1773-

1858) observoacute que pequentildeos granos de polen suspendidos en el agua ejecutaban

movimientos caracteriacutesticos Este movimiento se incrementaba si las partiacuteculas eran maacutes

pequentildeas o si el medio era maacutes fluido o si aumentaba la temperatura El movimiento

browniano se consideroacute anaacutelogo al de las moleacuteculas de los gasesrdquo (Blanco et al 2010

p 454)

ldquoDesde finales del siglo XIX se acumularon una gran cantidad de investigaciones

experimentales sobre las propiedades de las disoluciones asiacute como modelos

matemaacuteticos Entre eacutestos por ejemplo el modelo matemaacutetico del movimiento browniano

desarrollado por Albert Einstein (1879-1955) que permitiacutea afrontar una teoriacutea cineacutetico

molecular de las disoluciones o la gran cantidad de trabajos experimentales que

acumuloacute Jean Baptiste Perrin (1870-1942) muchos de ellos sobre las disolucionesrdquo

(Blanco et al 2010 p 454)

ldquoSin embargo las evidencias sobre el movimiento de las laquomoleacuteculasraquo en disolucioacuten

tendriacutea auacuten que esperar hasta el siglo XX con el trabajo de de Theodor Svedberg (1884-

1971) en 1923 (Holding 1987)rdquo (Blanco et al 2010 p 454)

ldquoPosteriormente se han generado teoriacuteas maacutes complejas que estudian las disoluciones

partiendo de criterios termodinaacutemicos como son las variaciones de entropiacutea de entalpiacutea

Marco Referencial 15

de energiacutea libre de Gibbs (Letcher y Battino 2001 Van der Sluys 2001) Con este

bagaje teoacuterico se aborda actualmente la explicacioacuten de las disoluciones en cualquier

estado de agregacioacutenrdquo (Blanco et al 2010 p 455)

ldquo(Caldin 2002) establece que los conceptos fundamentales en quiacutemica se desarrollaron

desde la mitad del siglo XVIII hasta nuestros diacuteas En su anaacutelisis ubica en primer lugar

lo concerniente a las sustancias Menciona que los modelos construidos en este campo

comienzan en modelos de sentido comuacuten como los elaborados por Aristoacuteteles

fundamentados en el trabajo empiacuterico y tendraacuten su siguiente modificacioacuten con las

propuestas de Proust y Berthollet cuando consideran que a la luz de la teoriacutea de Dalton

hay sustancias que se combinan entre siacute en proporciones variables en este caso los

modelos son maacutes elaborados y por tanto maacutes abstractos Con Lavoisier se consolidan

modelos de modelos como el concepto de partiacutecula y su intervencioacuten en la

estructuracioacuten de las sustancias El uso de modelos linguumliacutesticos para la clasificacioacuten e

interpretacioacuten de los elementos y los compuestos dificultan las explicaciones sobre el

comportamiento de las sustancias Auacuten en la actualidad el trabajo publicado por

Lavoisier es considerado como el origen de la quiacutemica moderna En segundo lugar ubica

las reacciones como fenoacutemenos que establecen la composicioacuten y descomposicioacuten de

sustancias el tipo de modelo desarrollado es simboacutelico con aspectos que han de

involucrarse en las explicaciones como los valores resultantes de la medicioacuten producto

del uso de instrumentos ldquoLa balanza es uno de ellos lo que permitiraacute posteriormente

revalidar con argumentos los modelos estructurados sobre el flogistordquo (Bertomeu y

Garciacutea 2006) La consolidacioacuten del cuerpo teoacuterico sobre la estructura general de las

sustancias se robustece con los trabajos de Dalton y sus modelos sobre aacutetomos y

moleacuteculas (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDesde su origen el fenoacutemeno disolucioacuten es asociado con el acto de agregar agua

(Tatton 1973) Sin embargo los modelos elaborados al respecto se distancian del

fenoacutemeno observable Aspecto que los hace interesantes en particular cuando se busca

construir una explicacioacuten para el fenoacutemeno de la conduccioacuten de corriente por medio de

disoluciones en las que intervienen sales y agua Ya no es solo si la sal ldquodesaparecerdquo en

el agua es establecer lo que sucede a nivel submicroscoacutepico con las entidades que

constituyen las sustancias Este constructo utiliza modelos asociados con la

discontinuidad de la materia se consolidoacute a la par con los modelos sobre las reacciones

16 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

requirioacute la introduccioacuten de un modelo distinto con respecto a las partiacuteculas como

unidades estructurales de las sustancias -los iones- estableciendo otro tipo de

conformacioacuten estructural maacutes discreta A este nivel las explicaciones del fenoacutemeno de

conductividad eleacutectrica (Caldin 2002) superan los modelos de origen comuacuten se amplioacute

la visioacuten frente a los aspectos que explican el comportamiento de las sustancias ya no es

solo coacutemo se conforman sino coacutemo se mueven coacutemo se ordenan espacialmente en

queacute proporcioacuten se combinan (Caldin 2002)rdquo (Quira et al 2009 P 43)

ldquoDe manera general los distintos modelos que han surgido para explicar el

comportamiento de las disoluciones se centran en dos aspectos el primero corresponde

a la naturaleza eleacutectrica de las sustancias y su relacioacuten directa con la cantidad de

sustancias y el segundo tiene que ver con la explicacioacuten de reacciones que suceden en

la formacioacuten de sales u otros compuestos En esta dinaacutemica se utiliza maacutes de un modelo

a la vez los modelos denotan el sentido macroscoacutepico microscoacutepico y submicroscoacutepico

requerido seguacuten el nivel de interpretacioacuten del fenoacutemeno seleccionado El ejercicio de

elaborar la reconstruccioacuten histoacuterica sobre los modelos que hacen parte de las

explicaciones sobre el comportamiento eleacutectrico de la materia permite sostener que en

quiacutemica no ha habido sustituciones radicales de sistemas de modelos o teoriacuteas para

explicar el comportamiento de las sustancias (Khun 2000)rdquo (Quira et al 2009 p 44)

ldquoLa figura 5-1 titulada ldquoModelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones

Electroliacuteticasrdquo es el producto de la reconstruccioacuten histoacuterica hecha a partir de documentos

de validez histoacuterica y epistemoloacutegica para las explicaciones elaboradas sobre las

disoluciones electroliacuteticas en medio acuoso En este modelo se agrupan los distintos

modelos que se han desarrollado y que en la actualidad tienen vigenciardquo (Quira et al

2009 p 45)

Marco Referencial 17

Figura 5 - 1 Modelo de los Modelos del Comportamiento de las Disoluciones Electroliacuteticas (Quira et al 2009 p 44)

ldquoEs de destacar que esta red de modelos no es unidireccional puesto que el

conocimiento en ciencias no lo es cada aporte teoacuterico se convalida con la presencia del

otro lo que muestra que dicha construccioacuten mental no existe en la naturaleza y por lo

tanto requiere de un alto nivel de abstraccioacuten Se trabaja con objetos teoacutericos producto

del ingenio humano la estructura de las sustancias y su comportamiento Lo uacutenico que

hace parte de la naturaleza es el fenoacutemeno que causa en primera instancia inquietud y

es el vehiacuteculo para buscar la comprensioacuten del mismordquo (Quira et al 2009 p 45)

ldquoNumerosos autores han analizado y enfatizado las caracteriacutesticas intriacutensecas del

conocimiento sobre la naturaleza de la materia que le hacen ocupar este papel central

Entre las maacutes destacadas se encuentra su gran poder explicativo y predictivo Las

teoriacuteas sobre la naturaleza de la materia permiten realizar explicaciones causales de los

cambios materiales y de muacuteltiples experiencias cotidianas Permiten tambieacuten explicar e

interpretar observaciones de fenoacutemenos relacionados con la materia y sus propiedades

macroscoacutepicas y establecer las relaciones adecuadas entre los niveles macroscoacutepico y

18 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

microscoacutepico (Benarroch Krnel Watson Glazar y Ruiacutez 2009)rdquo (Blanco et al 2010

p448)

ldquoA grandes rasgos se puede afirmar que la visioacuten continua de la materia estaacute

fuertemente arraigada en los estudiantes y que conceptos como los de vaciacuteo

movimiento e interaccioacuten molecular ndashclaves para entender la visioacuten cientiacuteficandash se

muestran muy difiacuteciles de asimilar de tal forma que conseguir que el alumnado de

secundaria asimile consolide y utilice una visioacuten corpuscular de la materia constituye un

reto para la educacioacuten cientiacutefica en la actualidadrdquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoLas observaciones de algunos casos concretos (por ejemplo la disolucioacuten de sustancias

coloreadas la dilucioacuten de una disolucioacuten coloreada la contraccioacuten de volumen en la

disolucioacuten de alcohol y agua etc) han sido utilizadas tanto en la ensentildeanza como en la

investigacioacuten didaacutectica como fuente de evidencias experimentales a partir de las cuales

el alumnado puede inferir una concepcioacuten corpuscular de la materiardquo (Blanco et al

2010 p448)

ldquoEn las conclusiones de algunos de estos trabajos se plantea que los fenoacutemenos de

disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la

materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular (en adelante TCM) Se considera a las

disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha

teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la

Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los

procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p448)

ldquoEn la ensentildeanza de la ciencia bajo la denominacioacuten de laquoteoriacutea cineacutetico-molecularraquo se

incluye un amplio abanico conocimientos pertenecientes a campos de la fiacutesica y de la

quiacutemica que tomados conjuntamente conforman la que puede ser considerada la visioacuten

maacutes general y simple dentro de lo posible para explicar la naturaleza de la materia

Histoacutericamente puede entenderse como la integracioacuten de ideas baacutesicas de la teoriacutea

cineacutetica de los gases y su extensioacuten a los demaacutes estados de la materia con

conocimientos sobre la estructura de la materiardquo (Blanco et al 2010 p449)

Marco Referencial 19

ldquoHistoacutericamente esta teoriacutea hunde sus raiacuteces en las primeras doctrinas atomistas del

mundo griego que consideraban la materia formada por partiacuteculas discretas laquoaacutetomosraquo

separados entre siacute por vaciacuteo y en continuo movimientordquo El atomismo seriacutea retomado con

el estudio de las propiedades del aire atmosfeacuterico y el establecimiento de su naturaleza

fiacutesica En esta eacutepoca primero Evangelista Torricelli (1608-1647) y despueacutes Blaise Pascal

(1623-1662) constataron la formacioacuten natural de vaciacuteo en el extremo del tubo de un

baroacutemetro de mercurio (Sambursky 1999)rdquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoIsaac Newton (1642-1727) que tambieacuten tuvo un papel destacado en este aacutembito se

adelantariacutea casi un siglo a las ideas atomiacutesticas modernas al considerar por extensioacuten

de su teoriacutea gravitatoria que entre las partiacuteculas de la materia actuacutean fuerzas a distancia

las cuales utilizoacute para explicar fenoacutemenos fiacutesicos y quiacutemicos tales como la capilaridad las

fuerzas de adhesioacuten o de cohesioacuten o el calentamiento producido cuando un aacutecido o una

base reaccionan con el agua El modelo mecaacutenico de Newton combina corpuacutesculos y

fuerzas de modo que permite tender el primer puente de naturaleza cuantitativa entre lo

microscoacutepico y lo macroscoacutepicordquo (Blanco et al 2010 p449)

ldquoAunque no haciacutea caacutelculos detallados Clausius sugeriacutea que en el estado soacutelido las

moleacuteculas vibran en torno a posiciones fijas de equilibrio y giran alrededor de sus centros

de gravedad En el estado liacutequido las moleacuteculas no poseen posiciones definidas de

equilibrio sino que pueden desplazarse de un lugar a otro debido a las fuerzas que

ejercen las moleacuteculas proacuteximas En cambio en el estado gaseoso las moleacuteculas escapan

de la influencia de sus vecinas y se desplazan en liacutenea recta Si dos moleacuteculas chocan

rebotan seguacuten las leyes de las colisiones elaacutesticasrdquo (Blanco et al 2010 p450)

ldquoEn 1873 Van der Waals demostroacute que la teoriacutea cineacutetica podriacutea explicar no soacutelo las

propiedades de los gases sino tambieacuten al menos aproximadamente la transicioacuten de gas

a liacutequido A comienzos del siglo XX Josiah Willard Gibbs (1839-1903) habiacutea desarrollado

un meacutetodo general de mecaacutenica estadiacutestica que podiacutea aplicarse a los tres estados de la

materia De este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un

principio para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose

desde entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

20 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etc (Holton 1993)rdquo (Blanco et al 2010 p451)

ldquoLa idea de vaciacuteo tal y como hoy se concibe no parece haber jugado un papel

importante en el desarrollo histoacuterico del conocimiento de las disoluciones No obstante

los modelos y teoriacuteas basados en ideas de huecos yo poros en una visioacuten estaacutetica de la

materia siacute han servido a los cientiacuteficos en eacutepocas tempranas para avanzar en la

comprensioacuten de la naturaleza de las disoluciones Esto ha hecho plantear a algunos

autores la conveniencia de utilizarlos en la ensentildeanza aunque no reflejen los

conocimientos maacutes actuales (Selley 2000)rdquo (Blanco et al 2010 p455)

ldquoEl concepto de interaccioacuten molecular por el contrario se ha mostrado como un aspecto

clave para el avance del conocimiento sobre las disoluciones Ha recibido gran atencioacuten

durante un amplio periodo de tiempo (desde el siglo XVII en adelante) y ha supuesto un

esfuerzo enorme delimitar la naturaleza de las fuerzas de interaccioacuten existentes entre las

entidades aacutetomos moleacuteculas o iones presentes en disolucioacuten La idea de que la TCM

puede ayudar a los estudiantes de la educacioacuten obligatoria a realizar mejores

explicaciones de fenoacutemenos cotidianos relacionados con las transformaciones de la

materia El anaacutelisis histoacuterico muestra que se necesitoacute cierto tiempo para que la

comunidad cientiacutefica aplicase al contexto de las disoluciones los conceptos claves de la

TCMrdquo (Blanco et al 2010 p455)

52 Niveles representacionales red conceptual de lenguajes y niveles de anaacutelisis en quiacutemica

521 Formacioacuten de conceptos y el uso del lenguaje en quiacutemica

ldquoLa formacioacuten de conceptos se aborda y discute baacutesicamente desde tres autores

Tamayo Thagard y Pozo quienes explican coacutemo se forman los conceptos en las

personas es claro que para formar conceptos los sujetos deben pasar por varios

procesos cognitivos y didaacutecticos tales como la generacioacuten de ideas pensamiento

representaciones mentales y representaciones externasrdquo (Aacutelvarez 2011 p 16)

Marco Referencial 21

ldquoAusubel define los conceptos como ldquoobjetos eventos situaciones o propiedades que

poseen atributos de criterio comunes y que se designan mediante alguacuten siacutembolo o signordquo

(Ausubel Novak amp Hanesian 1989 citados por Tamayo 2001) Los conceptos se pueden

formar por medio de procesos de abstraccioacuten inductiva o por asimilacioacutenrdquo (Aacutelvarez 2011

p 22)

ldquoExiste una gran diferencia entre un concepto y la definicioacuten de un teacutermino y que es muy

comuacuten que se pregunte por la definicioacuten para avanzar en el intercambio de las ideas En

este caso el error maacutes comuacuten al momento de estar frente a un grupo es preguntar por

definiciones de los conceptos ya que eacutestas no constituyen el concepto como tal (Thagard

2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 26)

ldquoLa organizacioacuten de los conceptos en estructuras jeraacuterquicas hace que estos se ubiquen

en una especie de casilleros que se van ubicando de tal forma que la categoriacutea maacutes

grande contenga categoriacuteas maacutes pequentildeas Por ejemplo el parpado es una parte del ojo

el ojo es una parte de la cara la cara es una parte del cuerpo y asiacute sucesivamente

(Thagard 2005)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 25)

Tamayo (2001) sentildeala que en la teoriacutea de la actividad empleada para la formacioacuten de

conceptos se dan tres postulados baacutesicos

Se debe tener en cuenta la actividad que llevaraacute a la formacioacuten del concepto

La actividad debe estar organizada con el fin de que el estudiante pueda asimilar

el concepto

Organizar la actividad guiaacutendose en las etapas de la formacioacuten de los conceptos

sin apartar el conjunto de caracteriacutesticas esenciales del proceso

En la estructura del conocimiento y en la formacioacuten de conceptos por medio de

representaciones se debe tener en cuenta la interaccioacuten del sujeto con su medio exterior

en esta interaccioacuten se emplean siacutembolos o representaciones semioacuteticas manifestadas en

aacutereas del conocimiento como las matemaacuteticas la linguumliacutestica y la loacutegica cada una de ellos

parte del conocimiento baacutesico de toda persona y empleadas para construir conocimientos

especiacuteficos maacutes adelantados (Veacutease Figura 5-2)

22 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 2 Estructura del conocimiento basado en el material de Joseacute Hoover Vanegas

en el curso de Epistemologiacutea General (Aacutelvarez 2011 p 39)

ldquoEl desarrollo de los siacutembolos hace referencia a las representaciones semioacuteticas que

tambieacuten son conocidas como representaciones externas son todo tipo de construccioacuten

elaborada con fines comunicativos centrados en la representacioacuten y en la expresioacuten y

pueden contener gran variedad de sistemas de escritura tales como nociones

simboacutelicas nuacutemeros representaciones tridimensionales diagramas graacuteficas esquemas

entre otros Hoy en diacutea se debe emplear la nocioacuten de representacioacuten para poder

comprender los fenoacutemenos relacionados con el conocimientordquo (Aacutelvarez 2011 p 41)

ldquoDependiendo de la necesidad del estudiante al emplear las representaciones semioacuteticas

empleadas por el docente al momento de ensentildear se espera que el alumno con las

diferentes actividades propuestas por el profesor unido al acompantildeamiento que este le

presta fortalezca las representaciones internas previas en representaciones nuevas las

cuales con las actividades y acompantildeamiento le capacitan para generar nuevas

representaciones externas por medio de las cuales demostraraacute la formacioacuten de

conceptos Los registros de representaciones semioacuteticas otorgan la libertad del sujeto

que aprende para realizar el ejercicio de ser objetivo con las ideas o representaciones

internas que tiene confusas posteriormente el estudiante llegaraacute al punto de aclarar

Marco Referencial 23

dichas ideas basado en la informacioacuten obtenida por muacuteltiples medios para finalizar en el

proceso de comunicacioacuten (Duval 1999)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 42)

ldquoUna de las dificultades que llaman maacutes la atencioacuten es la transicioacuten que hay entre una

representacioacuten mental interna a una externa muchas personas encuentra gran dificultad

para pasar de una representacioacuten mental plasmada en una idea a representarla en un

graacutefico o en un escrito la funcioacuten del docente es ayudar a que esto se deacute los profesores

con las actividades propuestas dentro de su labor docente llevaraacuten al alumno a ir

externalizando cada una de las representaciones mentales proceso que puede tomar

meses y hasta antildeos (Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 46)

ldquoAl expresarlos linguumliacutesticamente se necesita tener cuidado con los teacuterminos usados para

evitar definiciones innecesarias en razoacuten a que los modelos fiacutesicos proveen una imagen

del comportamiento de la naturaleza y se requiere determinar si el modelo es suficiente y

la definicioacuten necesaria En algunos casos la explicacioacuten es suficiente desde el punto de

vista matemaacutetico El dominio linguumliacutestico apunta a las representaciones y la consecucioacuten

de sistemas de comunicacioacuten simboacutelica indispensables para conservar la vida social

(Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 35)

ldquoLos sistemas cognitivos se caracterizan no por procesar informacioacuten sino por tener la

propiedad de generar representaciones surgidas de la informacioacuten y que pueden ser

modificadas de acuerdo con el medio (Pozo 2003)rdquo (Aacutelvarez 2011 p 32)

522 Generalidades sobre el lenguaje en las ciencias

ldquoEn primer lugar toda rama de conocimiento tiene sus propios teacuterminos teacutecnicos que son

o bien palabras acuntildeadas para un uso particular o palabras tomadas del lenguaje

cotidiano que se entienden en un sentido particular al usarse teacutecnicamente Asiacute en el

estudio de la electricidad el teacutermino ldquoionrdquo y ldquocorrienterdquo respectivamente son ejemplos de

estas costumbres De manera semejante la quiacutemica teacutecnica temprana teniacutea su propia

terminologiacutea pero dentro de la alquimia esto era maacutes la excepcioacuten de la regla (Crosland

1988)rdquo (Chamizo 2007 p 64)

24 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLa alquimia se comparaba por ello de una manera negativa con otras ciencias cuyos

libros estaban dispuestos claramente en un orden loacutegico Por lo general los alquimistas

preferiacutean usar un lenguaje basado en la analogiacutea y maacutes apropiado para la poesiacutea o el

misticismo que para una ciencia exacta Debido al amplio uso de la alegoriacutea no era

posible por un lado reconocer claramente un manuscrito de alquimia que se refiriera a

reacciones quiacutemicas y era posible por otro leer un significado alquiacutemico en obras

alegoacutericas en las que el autor no habiacutea tenido la intencioacuten de tal interpretacioacuten

(Crosland 1988)rdquo (Chamizo 2007 p 65)

ldquoUna manera de entender el simbolismo quiacutemico puede ser usando la analogiacutea a un

ldquolenguaje modelordquo que consiste en un alfabeto de siacutembolos elementales donde todos

conllevan un significado determinado Por ejemplo los siacutembolos elementales entonces

estaacuten conectados para formar ldquopalabrasrdquo seguacuten reglas ortograacuteficas y las palabras estaacuten

conectadas para formar ldquooracionesrdquo seguacuten reglas gramaticales Ambas reglas formales

se resumen como reglas sintaacutecticas para distinguirlas de las reglas semaacutenticas que

gobiernan el significado de siacutembolos de palabras y de enunciados elementales (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

ldquoActualmente el alfabeto quiacutemico utilizado consiste en aproximadamente 110 siacutembolos

que representan los elementos quiacutemicos conocidos (desde ldquoHrdquo hasta ldquoUnordquo) Sin

embargo el nuacutemero de estos siacutembolos ldquoelementalesrdquo no es limitado puesto que nuevos

siacutembolos pueden ser introducidos Los siacutembolos elementales se pueden combinar en una

foacutermula quiacutemica (pej ldquoNaClrdquo) y en una ecuacioacuten (pej ldquo2 Na + Cl2 2 NaClrdquo) Estas

combinaciones de siacutembolos siguen un conjunto de reglas formales comparables a las

reglas que gobiernan la formacioacuten de palabras y de oraciones en un ldquolenguaje modelordquo y

seraacuten definidas como sintaxis quiacutemica(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 133)

ldquoEn el lenguaje quiacutemico se puede hablar de unas reglas sintaacutecticas para el ordenamiento

de sus siacutembolos como la ldquovalenciardquo el ldquoestado de oxidacioacutenrdquo la ldquoelectronegatividadrdquo la

ldquoafinidadrdquo o los ldquomecanismos de reaccioacutenrdquo que se discuten en la teoriacutea quiacutemica (Jacob

2001)rdquo (Chamizo 2007 p 132)

Marco Referencial 25

ldquoEs posible distinguir entre una ortografiacutea quiacutemica y una gramaacutetica quiacutemica La ortografiacutea

quiacutemica proporciona las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos elementales a

las foacutermulas quiacutemicas (pej valencia estado de oxidacioacuten) Determina queacute siacutembolos

elementales pueden ser combinados en cuaacuteles relaciones y coacutemo La gramaacutetica quiacutemica

proporciona las reglas que gobiernan las ecuaciones de reaccioacuten Determina los

coeficientes estequiomeacutetricos (en las ecuaciones ldquobalanceadasrdquo) el uso de una flecha

unidireccional o de una de equilibrio y las ldquocondiciones de reaccioacutenrdquo la correccioacuten

sintaacutectica de un foacutermula es independiente de su significado La clara distincioacuten entre las

reglas sintaacutecticas y semaacutenticas permite una asimetriacutea importante entre las operaciones

con lenguaje y las operaciones con los compuestos (Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p

135)

ldquoEl lenguaje de la quiacutemica como todo lenguaje tiene dos caracteriacutesticas a pesar de su

imprecisioacuten permite que las personas se comuniquen a traveacutes de eacutel ademaacutes

inevitablemente produce complicaciones ambiguumledades y riqueza por su uso y manejo

Para solucionar estas dificultades existe desde principios del siglo XX la IUPAC

(International Union of Pure and Applied Chemistry) algo asiacute como la Academia de la

Lengua Espantildeola para el castellano en donde un grupo de quiacutemicos de distintos paiacuteses

discuten y acuerdan la forma de nombrar a la nueva materia (Hoffmann y Lazlo 1991)rdquo

(Chamizo 2007 p 173)

ldquoEl conocimiento cientiacutefico se refiere a la realidad con el lenguaje de la eacutepoca

configurado seguacuten los intereses o valores que la caracterizan De la misma manera la

finalidad de la educacioacuten cientiacutefica es ensentildear a utilizar diferentes lenguajes para

representar el mundordquo (Chamizo 2007 p 53)

ldquoDebemos admitir que ensentildear ciencias es ldquoensentildear el lenguaje cientiacuteficordquo y que esta

ensentildeanza consiste en ensayar una y otra vez diferentes estrategias para conseguir

conectar determinados ldquomodelos teoacutericosrdquo con determinados ldquodatosrdquo Lo que debemos

hacer es ldquorecrearrdquo el lenguaje Los mapas conceptuales la V de Gowin las redacciones

los informes de laboratorio las simulaciones de simposios o discusiones cientiacuteficas las

investigaciones escolares entre otras constituyen excelentes ocasiones de aprender a

pensar sobre conjuntos de fenoacutemenos buscando explicaciones lo maacutes amplias posibles

26 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

a partir de las que los alumnos ofrecen inicialmentehellip porque las ciencias hacen ver

unidad en la diversidad de los fenoacutemenos (Roth y Lucas 1997)rdquo (Chamizo 2007 p54)

ldquoLa quiacutemica es una ciencia experimental en la que se transforma no soacutelo las sustancias

sino tambieacuten su propio lenguaje Por un lado los profesionistas de la quiacutemica analizan y

sintetizan nuevos compuestos en el laboratorio por el otro hacen declaraciones

analiacuteticas y sinteacuteticas sobre estos compuestos en artiacuteculos de investigacioacuten Por lo tanto

el lenguaje es un aspecto esencial de la quiacutemica y no puede haber duda que el lenguaje

quiacutemico en maacutes de una forma ha influido en el curso tomado por la investigacioacuten quiacutemica

(Jacob 2001)rdquo (Chamizo 2007 p 128)

ldquoEsto indica que ni el lenguaje quiacutemico ni la praacutectica quiacutemica son independientes el uno

del otro Las foacutermulas quiacutemicas permiten la invencioacuten de ecuaciones de reaccioacuten quiacutemica

que hacen predicciones sobre la formacioacuten de compuestos nuevos Cuanto maacutes

confiables y precisas sean las reglas que gobiernan la combinacioacuten de siacutembolos

quiacutemicos maacutes acertadas seraacuten las predicciones de las siacutentesisrdquo (Chamizo 2007 p 142)

Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los niveles

macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento relacionados en el

triaacutengulo que se muestra en la figura 5-3 (Galagovsky 2003 p109)

Figura 5 - 3 Niveles representacionales en quiacutemica (Johnstone 1982)(Galagovsky 2003 p109)

Marco Referencial 27

ldquoEl nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas a partir

de la experiencia sensorial directardquo (Galagovsky 2003 p 109)

ldquoEl nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las representaciones

abstractas modelos que tiene en su mente un experto en quiacutemica asociados a esquemas

de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que se

suelen utilizar para describir el estado soacutelido de una sustancia pura o sus cambios de

estado o sus transformaciones quiacutemicas lo anterior corresponde con una representacioacuten

mental de lo que sucede seguacuten el modelo particulado de la materiardquo (Galagovsky 2003

p 109)

ldquoEl tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos quiacutemicos

mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etcrdquo (Galagovsky 2003 p 109)

Un docente de Quiacutemica es un experto que ha asimilado el discurso de esta disciplina

cientiacutefica La figura 5-4 muestra las relaciones entre un experto en Quiacutemica y los niveles

macroscoacutepico y simboacutelico y el cuacutemulo de lenguajes involucrados en esta disciplina

cientiacutefica Los lenguajes expertos tienen terminologiacutea coacutedigos y formatos sintaacutecticos

especiacuteficos (Galagovsky et al 2003)

Por otro lado la Quiacutemica utiliza un lenguaje verbal con un vocabulario especiacutefico cuyas

significaciones resultan difiacuteciles para los estudiantes novatos (por ejemplo enlaces

ioacutenicos covalentes metaacutelicos puentes de hidroacutegeno fuerzas de London orbitales

nubes electroacutenicas hibridizaciones resonancia etc) Lo mismo ocurre con su lenguaje

graacutefico esquemas con partiacuteculas coordenadas de reaccioacuten diagramas de energiacutea etc

son altamente simboacutelicos ya que representan una realidad invisible y modelada

(Galagovsky 2009)

28 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 4 Red conceptual sobre lenguajes y niveles de anaacutelisis de un experto en Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 957)

ldquoLas palabras son de diferente tipo (seguacuten la funcioacuten sintaacutectica que cumplan)

sustantivos verbos adjetivos etc Un conjunto de palabras se organiza en una oracioacuten

cuando sigue las reglas sintaacutecticas propias del idioma en el que se expresa Cada

palabra es un ldquocoacutedigordquo entenderla implica poder decodificar ese significado y cada

oracioacuten debe tener un formato sintaacutectico que cumpla las reglas gramaticales de tal

lenguardquo (Galagovsky 2009 p 963)

ldquoUn conjunto de palabras ordenadas seguacuten las reglas sintaacutecticas de cada idioma

constituyen una ldquooracioacutenrdquo que es la miacutenima unidad comunicacional con significado

completo La figura 5-5 muestra lo presentado en este apartadordquo (Galagovsky 2009 p

963)

Marco Referencial 29

Figura 5 - 5 Coacutedigos y formatos sintaacutecticos en el lenguaje verbal (Galagovsky 2009)

Seguacuten ldquo(Barthes1964) (Galagovsky2009 p 965) el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes De esta

forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e ldquoiacuteconosrdquo Un

iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema (veacutease figura 5-6) Un iacutecono es el homoacutelogo

graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y tiene un mensaje Un

dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una ldquooracioacuten

icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato sintaacutectico para el

lenguaje verbalrdquo

Figura 5 - 6 Diferencia entre iconemas e iconos seguacuten (Barthes 964)(Galagovsky2009 p 965)

En la figura 5-7 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una

ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo 2001)(Galagovsky 2009

p 966) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

30 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 7 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los conceptos de ldquoiconemas quiacutemicosrdquo (a) ldquoiacuteconos quiacutemicosrdquo (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUn dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos decir que es una

ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de oracioacuten como formato

sintaacutectico para el lenguaje verbal Una oracioacuten icoacutenica es un dibujo formado por

iacuteconos que estaacuten organizados siguiendo una composicioacuten graacutefica determinada

por el experto que disentildeoacute el mensaje completo El anaacutelisis semioacutetico de los

dibujos es maacutes complejo que el anaacutelisis del lenguaje verbal si bien ambos

reconocen a las palabras y a los iacuteconos como coacutedigos de las unidades de

significacioacuten respectivamente y a monemas e iconemas como sus partes

componentes el lenguaje verbal es discontinuo pero en el lenguaje graacutefico es

complejo establecer claramente los iacuteconos discretos dentro de la composicioacuten

graacutefica completa Es decir en el lenguaje verbal las palabras se distinguen unas

de otras y son reconocibles como unidades de significado pues su permutacioacuten

en la oracioacuten altera el significado de la misma El lenguaje graacutefico en cambio es

continuo y su segmentacioacuten en iacuteconos no es siempre evidente (Colle1999)rdquo

(Galagovsky 2009 p 965)

Al igual que en el lenguaje verbal el lenguaje grafico debe tener una estructura

sintaacutectica y un aspecto semaacutentico que permite establecer una clara comunicacioacuten

del mensaje (veacutease figura 5-8)

Marco Referencial 31

Figura 5 - 8 Muestra las partes componentes del lenguaje graacutefico conservando la estructura del esquema presentado en la figura 5-5 para el lenguaje verbal (Galagovsky 2009 p 965)

ldquoLa significacioacuten que se da a las palabras a las oraciones o a los dibujos es algo que

ocurre dentro de la cabeza de los sujetos Esta destreza cognitiva no se puede ver ni

percibir mediante los sentidos La consecuencia directa de estas afirmaciones previas es

que frente al mismo dibujo (expliacutecito) un experto puede otorgarle un significado

totalmente diferente del que puede otorgarle un novato (Galagovsky 2008)rdquo

(Galagovsky 2009 p 966)

ldquoUna oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica

concretardquo constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos (veacutease figura 5-8) (Galagovsky y

Aduacuteriz Bravo 2001)rdquo (Galagovsky 2009 p 966)

La figura 5-9 presenta una red conceptual con la complejidad de elementos teoacutericos que

proponemos existe dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica asiacute como su relacioacuten con

las habilidades cognitivas entre expertos y novatos en relacioacuten al procesamiento de dicha

informacioacuten (Galagovsky 1999)(Galagovsky 2009 p 968)

32 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 9 Red conceptual que enmarca las capacidades diferentes de expertos y novatos frente a la complejidad del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky 2009 p 968)

El punto central de la comparacioacuten entre expertos y novatos remite a considerar que el

experto percibe cada iacutecono quiacutemico como la unidad miacutenima significativa del lenguaje

graacutefico mientras que para un novato la percepcioacuten de los iconemas quiacutemicos seriacutea el

mundo donde se dispersa su atencioacuten Ademaacutes el experto conoce la significacioacuten del

vocabulario especiacutefico del lenguaje verbal de la Quiacutemica y es capaz de realizar

correspondencias complementarias de significados con sus traducciones al lenguaje

graacutefico (Galagovsky 2009)

ldquoNivel macroscoacutepico y microscoacutepico El conocimiento cotidiano es decir el no

cientiacutefico asume que el mundo es tal cual se percibe y por ende lo que no se percibe no

se comprende para los estudiantes las partiacuteculas que constituyen la materia tendriacutean las

mismas propiedades que las sustancias es decir que los alumnos atribuyen propiedades

macroscoacutepicas a las partiacuteculas microscoacutepicas aacutetomos moleacuteculas o iones Esto genera

confusioacuten entre el sistema de referencia macroscoacutepico y microscoacutepico (Goacutemez Crespo y

Pozo 1998)rdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 33

ldquoPara la comprensioacuten de la naturaleza de la materia y sus cambios los alumnos deben

interpretar las caracteriacutesticas macroscoacutepicas y sus cambios observables de la materia

por medio de un modelo microscoacutepico que va maacutes allaacute de lo perceptible con los sentidos

en el que la materia se reduce a un complejo de sistemas de partiacuteculas en interaccioacuten

Por esta razoacuten es necesario establecer un mecanismo que explique coacutemo se produce las

interacciones dentro del sistema que conduzca al cambio macroscoacutepico que se observardquo

(Buitrago 2012)

ldquoEstados de agregacioacuten Se han realizado estudios para averiguar las concepciones de

los alumnos sobre la estructura de la materia Los resultados obtenidos muestran la gran

dificultad que tienen los estudiantes para explicar la naturaleza de las sustancias y

algunos cambios observables Lo anterior ha influido en la dificultad que muestran los

estudiantes para distinguir entre elementos compuestos y mezclas ya que el teacutermino de

partiacutecula no lo tienen muy claro por lo que se les hace muy difiacutecil abarcar otros temas

maacutes complejos (Stavy 1988 Bar 1989)rdquo (Buitrago 2012 p 25)

Caamantildeo (1982) (citado en Pozo et al 1991) identifica como causa de la equivalencia

establecida por los alumnos para los conceptos de compuesto y mezclas la ausencia de

adquisicioacuten de conceptos operativos y la introduccioacuten precipitada de conceptos de teoriacutea

atoacutemica ldquoSe considera que para superar el problema se debe permitir a los estudiantes

interactuar con los meacutetodos de separacioacuten de sustancias y la adquisicioacuten de conceptos

operacionales de sustancia pura y mezcla para luego trabajar la diferenciacioacuten entre

elementos y compuestosrdquo (Buitrago 2012 p 25)

ldquoWobbe y Verdonk (1987a 1987b) destacan la gran influencia del concepto social de

sustancia en la vida cotidiana y como impide el aprendizaje del concepto identidad de la

sustancia como el concepto quiacutemico que deben aprender los alumnos es decir que la

vida diaria no proporciona propiedades tales como punto de fusioacuten punto de ebullicioacuten

solubilidad entre otras asiacute como caracteriacutesticas propias de cada sustancia que permita el

reconocimiento de procedimientos estaacutendares para la identificacioacuten y comparacioacuten de

sustancias Johnson (20002002) sentildeala que el concepto de sustancia y modelo

corpuscular es fundamental en quiacutemica y debe ser ensentildeado desde temprano para

facilitar a los estudiantes la comprensioacuten y explicacioacuten de los fenoacutemenos quiacutemicosrdquo

(Buitrago 2012 p 26)

34 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoNaturaleza del enlace quiacutemico El tema de enlace quiacutemico es considerado crucial

dentro del estudio de la quiacutemica ya que de su correcta comprensioacuten depende que el

estudiante pueda desarrollar otras temaacuteticas Desarrollar un aprendizaje significativo en

esta temaacutetica facilita la comprensioacuten de las interacciones atoacutemicas que se presentan en

la formacioacuten de soluciones quiacutemicas Se ha determinado que los estudiantes no

comprenden el concepto de enlace quiacutemico y lo definen como la unioacuten de aacutetomos sin

lograr explicar las relaciones energeacuteticas que tienen lugar durante la formacioacuten de los

enlacesrdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoLas dificultades con el concepto de enlace quiacutemico es el resultado de la complejidad del

tema la ausencia de concepciones alternativas y la cantidad de conceptos previos que

el estudiante debe conocer para entender el concepto En diversos estudios se ha

encontrado que los estudiantes reconocen solo dos tipos de enlaces verdaderos los

ioacutenicos y los covalentes (Taber 1997)rdquo (Buitrago 2012 p26)

ldquoColl y Treagust (2001) encuentran que el marco de electrones compartidos y la

estabilidad del octeto es el de referencia para los estudiantes de ensentildeanza secundaria y

licenciatura Taber (1997b) encontroacute que los estudiantes que explican el enlace covalente

de acuerdo al marco del octeto tienden a pensar que los aacutetomos comparten electrones

para obtener capas externas completas El razonamiento cientiacutefico de este principio

podriacutea presentarse en teacuterminos de minimizar la energiacutea libre explicada a traveacutes de un

mecanismo que surge de las interacciones electrostaacuteticas entre las especies que

reaccionanrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoRiboldi Pliego y Odetti (2004) han encontrado que los estudiantes presentan unas

concepciones alternativas como aacutetomos de diferentes elementos se unen mediante

enlace ioacutenico el enlace ioacutenico es maacutes fuerte que el enlace covalente los aacutetomos que se

unen para formar una moleacutecula permanecen sin modificar en absoluto su estructura

interna En otro estudio De Posada (1999) se dice que el enlace metaacutelico no estaacute

suficientemente asimilado por los alumnos Una posible razoacuten es el poco eacutenfasis que se

hace sobre el tema en los textos y que a ello se deben muchas de las limitaciones

didaacutecticas y de los obstaacuteculos epistemoloacutegicos con que se encuentran los estudiantes

(Solbes y Vilches 1991)rdquo (Buitrago 2012 p 27)

Marco Referencial 35

ldquoExistencia de interacciones intermoleculares En gran parte de los cursos de

quiacutemica muy poco se aborda el tema de interacciones moleculares o se realiza de

manera superficial de ahiacute la gran dificultad que tienen los estudiantes en la falta de

claridad de los distintos tipos de interacciones moleculares Peterson y Treaugust (1989)

encuentran que los estudiantes piensan que las interacciones moleculares se presentan

en el interior de las moleacuteculas covalentesrdquo (Buitrago 2012 p 27)

ldquoDificultad en el fenoacutemeno de concentracioacuten disolucioacuten Cotidianamente observamos

a nuestro alrededor el fenoacutemeno de dilucioacuten ya sea en la casa el colegio los productos

de consumo diario entre otros Sin embargo la falta de una estrategia didaacutectica

adecuada en la ensentildeanza de esta temaacutetica de la quiacutemica ha ocasionado en los

estudiantes una inadecuada interpretacioacuten que le permita expresar la cantidad de soluto

disuelto en unidades de concentracioacuten ya sea fiacutesica o quiacutemica Propiciar la comprensioacuten

de este tema en los estudiantes ha presentado dificultades en su aprendizaje porque se

utilizan conceptos y modelos teoacutericos muy abstractos que dificultan la comprensioacuten

significativa de los procesos involucrados Los estudiantes tienden a concebir el

aprendizaje como un proceso pasivo maacutes que como una tarea de construccioacuten del

conocimiento Los alumnos piensan que aprender quiacutemica es aprender foacutermulas

quiacutemicas que permitan resolver ejercicios o aprender hechos o fenoacutemenos que los

cientiacuteficos han ido descubriendo a lo largo del tiempo (Hammer 1994)rdquo (Buitrago 2012

p28)

ldquoDuncan y Jonhstone detectaron una serie de dificultades estequiomeacutetricas en los

estudiantes cuando la relacioacuten no es 11 encontraron dificultades en la resolucioacuten de

ejercicios sobre concentracioacuten de diluciones sin tener en cuenta que al diluir la solucioacuten

de una sustancia con agua se altera el volumen de la solucioacuten y en consecuencia no se

utiliza la expresioacuten V1 x C1 = V2 x C2 para calcular la nueva concentracioacuten (Duncan y

Jonhstone1973)rdquo (Buitrago 2012 p28)

ldquoVicent encontroacute tres tipos de preconcepciones en torno a conceptos volumeacutetricos la

disolucioacuten era considerada como una sustancia simple la relacioacuten 11 en moles en una

neutralizacioacuten era igualada a la relacioacuten 11 en volumen Es decir se presenta una fijacioacuten

funcional de la concentracioacuten de la disolucioacuten de aacutecido y base y los conceptos de

cantidad y concentracioacuten son confundidos entre siacute (Vicent 1981)rdquo (Buitrago 2012 p28)

36 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

ldquoLos obstaacuteculos epistemoloacutegicos que impiden a los estudiantes resolver problemas de

disoluciones quiacutemicas se deben a que la mayor parte de ellos confunden datos de la

disolucioacuten con datos del soluto puro esta actuacioacuten demuestra que conceptos baacutesicos

como densidad molaridad masa del soluto masa de la solucioacuten no han sido

comprendidos totalmente porque no saben aplicarlos a una situacioacuten problemaacutetica

concretardquo (Buitrago 2012 p28)

53 Componente disciplinar

ldquoActualmente persiste en los estudiantes la idea de la materia continua lo que dificulta la

comprensioacuten del aprendizaje de las disoluciones que estaacute relacionada con los conceptos

baacutesicos de sustancia simple sustancia compuesta y elemento Esto conlleva a que el

fenoacutemeno de dilucioacuten solamente sea interpretado desde el punto de vista de los sistemas

materiales usando teacuterminos como fases sistema homogeacuteneo sistema heterogeacuteneo

soluto y solvente o clasificaacutendolo en procesos fiacutesicos o quiacutemicos por la influencia de

factores como temperatura agitacioacuten superficie de contacto polaridad del soluto entre

otras desconociendo el fenoacutemeno de solvatacioacuten que ocurre cuando se pone en

contacto un soluto con un solventerdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

Marco Referencial 37

531 La quiacutemica de las disoluciones

ldquoSustancia Toda sustancia tiene un conjunto uacutenico de propiedades (caracteriacutesticas

que nos permite identificarlas) y distinguirla de otras sustancias Las sustancias

tienen composicioacuten fija y propiedades que las distinguen que pueden ser fiacutesicas y

quiacutemicas Las propiedades fiacutesicas son las que podemos medir sin cambiar la

identidad de la sustancia por ejemplo color olor densidad punto de ebullicioacuten Las

propiedades quiacutemicas describen la forma en que una sustancia puede cambiar

(reaccionar) para formar otras sustanciasrdquo (Buitrago 2012 p 34)

ldquoMezclas Cuando dos o maacutes sustancias puras se mezclan y no se combinan

quiacutemicamente aparece una mezcla Una mezcla puede ser separada en sus

componentes por meacutetodos fiacutesicos Se clasifican en homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

(Buitrago 2012 p 34)

ldquoLas mezclas heterogeacuteneas no son uniformes en algunos casos puede observarse

la discontinuidad a simple vista (por ejemplo sal y carboacuten) en otros casos debe

usarse una mayor resolucioacuten para observar la discontinuidadrdquo (Buitrago 2012 p

35)

ldquoLas mezclas homogeacuteneas son totalmente uniformes (no presentan

discontinuidades) y presentan iguales propiedades y composicioacuten en todo el sistema

algunos ejemplos son la salmuera el aire Estas mezclas homogeacuteneas se

denominan solucionesrdquo (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones Una disolucioacuten es una dispersioacuten a nivel ioacutenico o molecular de una o

varias especies en el seno de un medio mayoritario (liacutequido generalmente)

constituyendo todo un sistema oacutepticamente vacio (es decir transparente) Una

disolucioacuten verdadera es pues un sistema homogeacuteneo todas sus propiedades

fiacutesicas y quiacutemicas deben ser las mismas en cualquier punto seleccionadordquo

(Berenguer 2003 p 11)

Una disolucioacuten es una mezcla homogeacutenea de dos o maacutes sustancias dispersadas

como moleacuteculas aacutetomos o iones en vez de permanecer como agregados de regular

38 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

tamantildeo Existen soluciones donde las sustancias que se mezclan tienen distintos

estados de agregacioacuten (tabla 5-1 tipos de disoluciones) hay disoluciones de gas en

gas (en realidad todas las mezclas de gases son disoluciones) de gas en liacutequido de

liacutequido en liacutequido de soacutelido en liacutequido de soacutelido en soacutelido (aleaciones) (Berenguer

2003 p 11)

Tabla 5 - 1 Tipos de disoluciones (Buitrago 2012 p 35)

ldquoDisoluciones acuosas El agua ya dijimos es un disolvente tiacutepicamente solvatante y

disociante propiedades ambas que radican en su naturaleza quiacutemica Es una moleacutecula

polar con momento dipolar alta (19) y una constante dieleacutectrica tambieacuten alta (785)

Las sustancias que preferentemente se disuelven en agua son compuestos ioacutenicos

(como sales) o compuestos polares La solubilizacioacuten tiene lugar por un proceso de

solvatacioacuten (que vence la energiacutea reticular) y la dispersioacuten en el seno del disolvente La

solubilizacioacuten de compuestos covalentes como el acido aceacutetico tiene lugar asimismo

gracias a un proceso de solvatacioacuten y disociacioacuten ioacutenica Las disoluciones acuosas se

pueden clasificar en dos grandes clases disoluciones que conducen la corriente

eleacutectrica (compuestos ioacutenicos como el NaCl a quienes se les llama ldquoelectrolitosrdquo) y

disoluciones que no la conducen (sustancias apolares no disociables como el azuacutecar)rdquo

(Berenguer 2003 p 11)

Marco Referencial 39

ldquoUna de las sustancias que forman la disolucioacuten se denomina disolvente suele ser el

componente que se encuentra en mayor cantidad La otra u otras sustancias en la

disolucioacuten se conocen como disolutos Las disoluciones son mezclas homogeacuteneas en

ellas la proporcioacuten de los componentes puede cambiar De la manera maacutes general una

disolucioacuten concentrada tiene una cantidad relativamente alta de soluto o solutos

disueltos y una disolucioacuten diluida tiene solamente una cantidad pequentildea de soluto

disuelto Una definicioacuten importante que se debe tener en cuenta es la de solubilidad La

solubilidad de una sustancia es la cantidad de esa sustancia que se puede disolver en

una masa o volumen dados de disolvente a una temperatura especiacutefica La solubilidad

suele expresarse como gramos de soluto por gramos o mililitros de disolvente a 20 ordmC

teniendo en cuenta esta definicioacuten de solubilidad se puede dar otra clasificacioacuten a las

disoluciones asiacute

Disolucioacuten no saturada o insaturada contiene menor cantidad de soluto que la

que es capaz de disolver cierta cantidad del disolvente a la temperatura de trabajo

Disolucioacuten Saturada contiene la maacutexima cantidad de un soluto que se disuelve

en un disolvente en particular a una temperatura especifica

Disolucioacuten Sobresaturada contiene disuelto maacutes soluto del que una cantidad de

disolvente determinado puede disolver a una temperatura especificardquo (Palomeque 2007

p 149)

532 Medidas de concentracioacuten de soluciones

ldquoLa concentracioacuten de una solucioacuten puede expresarse en forma cualitativa (utilizando los

teacuterminos diluida o concentrada) o especificar en forma cuantitativa (determinando que

cantidad de soluto tiene disuelto y en queacute cantidad de solvente) es decir describiendo las

cantidades relativas de los diversos componentes Las maacutes importantes medidas de

composicioacuten para soluciones liacutequidas son las siguientes

Unidades fiacutesicas Se pueden expresar en

Porcentaje en peso PP Corresponde a los gramos de soluto disueltos en

100 g de la disolucioacuten

40 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Porcentaje peso en volumen PV Corresponde a los gramos de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten El PP puede convertirse en PV (y

viceversa) si se conoce una propiedad de la solucioacuten como es la densidad

Porcentaje volumen en volumen VV Corresponde a los mL de soluto

disueltos en 100 mL de la disolucioacuten

Unidades quiacutemicas Se pueden expresar en

Fraccioacuten molar X Es la relacioacuten del nuacutemero de moles de soluto al nuacutemero total

de moles

Molaridad M Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un litro de

disolucioacuten Un mol es una unidad de medida de cantidad de algo puede asumirse

como similar a hablar de docena centena entre otras el mol equivale a 60221367 x

1023 aacutetomos o moleacuteculas (partiacuteculas muy pequentildeas)

Molalidad m Es el nuacutemero de moles de soluto disueltos en un kilogramo de

disolventerdquo (Buitrago 2012 p 37)

Tabla 5 - 2 Principales formas de expresar la concentracioacuten de las disoluciones (Palomeque 2007 p 156)

DENOMINACIOacuteN SIacuteMBOLO UNIDADES

PORCENTAJE PESO A PESO 119927

119927 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119953119942119956119952119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE VOLUMEN A VOLUMEN 119933

119933 119959119952119949119958119950119942119951119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

PORCENTAJE PESO A VOLUMEN 119927

119933 119953119942119956119952119956119952119949119958119957119952119961 120783120782120782

119959119952119949119958119950119942119951119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLARIDAD M 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

MOLALIDAD m 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119942119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

Marco Referencial 41

NORMALIDAD N 119942119954119958119946119959119938119949119942119951119957119942119944119955119938119950119952119956119952119949119958119957119952

119949119946119957119955119952119956119941119942119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

FRACCIOacuteN MOLAR X 119950119952119949119942119956119941119942119956119952119949119958119957119952119952119941119946119956119952119949119959119942119951119957119942

119950119952119949119942119956119957119952119957119938119949119942119956

PARTES POR MILLON ppm 119950119946119949119946119944119955119938119950119952119956119941119942119956119952119949119958119957119952

119948119946119949119952119944119955119938119950119952119956119941119946119956119952119949119958119940119946oacute119951

ldquoPreparacioacuten de disoluciones Muchas veces puede suceder que no se dispone del

disoluto necesario para preparar una disolucioacuten pero si contamos en el laboratorio con

una disolucioacuten preparada cuya concentracioacuten es conocida a partir de ella podemos

obtener la disolucioacuten que necesitamosrdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoDilucioacuten es la obtencioacuten de una nueva solucioacuten de menor concentracioacuten a partir de una

solucioacuten de mayor concentracioacuten por agregado de solvente La cantidad de cada soluto

se mantiene (es decir es la que contiene la solucioacuten original) pero cambia el volumen en

el cual estaacute contenido por lo cual su concentracioacuten descienderdquo (Buitrago 2012 p 37)

ldquoSolubilidad y estructura molecular Se forma una solucioacuten cuando una sustancia se

dispersa uniformemente en otra Para que ello ocurra deben existir fuerzas de atraccioacuten

entre el soluto y el disolvente comparables en magnitud a las existentes entre las

partiacuteculas de soluto o entre las partiacuteculas de disolvente Mientras mayor sea la fuerza de

atraccioacuten entre las moleacuteculas desiguales mayor seraacute la solubilidad Sin embargo

mientras maacutes intensas sean las fuerzas entre las moleacuteculas del soluto entre siacute y las del

solvente entre siacute menor seraacute su solubilidadLO SEMEJANTE DISUELVE LO

SEMEJANTEuml es decir moleacuteculas desiguales (soluto y solvente) con fuerzas de atraccioacuten

similares se disolveraacuten en cambio moleacuteculas desiguales con fuerzas de atraccioacuten

diferente no se mezclaran homogeacuteneamenterdquo (Buitrago 2012 p 37)

533 Factores que afectan la solubilidad

ldquoSe llama solubilidad a la cantidad maacutexima de soluto que es posible disolver en cierta

cantidad de solvente a cierta temperatura

Solubilidad de un gas en un liacutequido Si se aumenta la presioacuten del gas el

nuacutemero de colisiones con la superficie aumenta tambieacuten y lo mismo sucede con la

42 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

velocidad de captura de las moleacuteculas de gas por parte del liacutequido La cantidad de gas

disuelto aumenta entonces hasta que la velocidad de escape vuelve a ser igual a la

nueva velocidad de captura Por consiguiente la solubilidad de un gas en un liacutequido

aumenta al aumentar la presioacutenrdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLos aumentos de temperatura casi siempre disminuyen la solubilidad de los

gases en los liacutequidos Aunque la elevacioacuten de temperatura causa colisiones maacutes

frecuentes de las moleacuteculas gaseosas contra la superficie liquida el principal efecto

producido consiste en que una mayor proporcioacuten de las moleacuteculas disueltas tiene la

energiacutea cineacutetica necesaria para escapar del liacutequidordquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoSolubilidad de un soacutelido en un liacutequido Este proceso se da mediante la

difusioacuten del soacutelido en el cual las moleacuteculas de eacuteste quedan rodeadas y hasta cierto

punto unidas a la moleacutecula del disolvente Cuando parte del soluto ha entrado en

solucioacuten algunas de sus moleacuteculas serian recapturadas por el soacutelido y la velocidad de

esta redeposicioacuten aumentaraacute a medida que aumente la concentracioacuten de la solucioacuten Si

la cantidad de soluto es suficiente la solucioacuten llegara a tener una composicioacuten en la cual

las velocidades de disolucioacuten y deposicioacuten seraacuten iguales En este punto la solucioacuten estaacute

saturada Cuando una solucioacuten estaacute saturada la velocidad de disolucioacuten (moleacuteculas que

entran en solucioacuten por segundo) es igual a la velocidad de deposicioacuten (moleacuteculas que

salen de la solucioacuten por segundo)rdquo (Buitrago 2012 p 38)

ldquoLa disolucioacuten de un soacutelido produce dos fenoacutemenos

- Las moleacuteculas de soluto se separan como sucede en la fusioacuten (e incluso en la

evaporacioacuten) lo que requiere un suministro de calor

- Las moleacuteculas de soluto se asocian con moleacuteculas de disolvente algunas veces con

desprendimiento de calor Esta asociacioacuten entre las moleacuteculas de soluto y las de

disolvente se llama solvatacioacuten o cuando el disolvente es agua hidratacioacutenrdquo (Buitrago

2012 p 39)

ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por paso Un

modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en situaciones

Marco Referencial 43

hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de un soacutelido en agua

pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque 2012 p 57)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

Paso 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

Paso 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s)Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca indirectamente

estaacute presente al representar el estado acuoso

Paso 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

Se representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues no existe

solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico ya que se

requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos) esa energiacutea se

conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de red e hipoteacuteticamente

se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea de red depende del tipo de

ion y de la carga del mismo (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Paso 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

El agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de varias o

cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder permitir la

interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es endoteacutermico ∆H

positivo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza agua como solvente las

diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el agua radican en analizar el paso

1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los casos (Palomeque 2012)

44 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

nH2O H2O + H2O +hellip

Paso 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ioacuten ndash dipolo con las

moleacuteculas polares del agua formando el respectivo ioacuten hidratado Este proceso es

exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten Las figuras 5-10 y 5-11

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque 2012 p 57 58 -60)

Figura 5 - 10 Cristal de iones sodio e iones de cloruro recuperado de httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng

Figura 5 - 11 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+)

3 Na+(g)+ Cl-(g) Na+

(ac) + Cl-(ac) ∆H = (-)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el ∆Hsln = (-) o (+) es importante sin embargo no es el uacutenico el criterio

para explicar la solubilidad Si el ∆Hsln = (-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en

valor absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

Marco Referencial 45

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente es

favorable

Para el NaCl el ∆H es positivo y se puede determinar conociendo las energiacuteas de red

(+786 kJmol paso 1) y la entalpia de hidratacioacuten (-782kJmol pasos 2 y 3) Sumando

estos dos valores se obtiene ∆Hsln = +786 + (-782) = 4 kJmol (Palomeque 2012 p

5758 -60)

54 Componente Didaacutectico

El estudio realizado por Galagovsky et al (2003) titulado ldquoRepresentaciones mentales

lenguajes y coacutedigos en la ensentildeanza de ciencias naturales Un ejemplo para el

aprendizaje del concepto de reaccioacuten quiacutemica a partir del concepto de mezclardquo expone

las dificultades de los estudiantes y encuentra que los alumnos ya no aprenden por

percepcioacuten directa como lo haciacutean con otras asignaturas ante lo cual el docente debe

emplear estrategias didaacutecticas como analogiacuteas dibujos experiencias de laboratorio

complementaacutendolas con definiciones reglas postulados leyes entre otras acciones que

conllevan a que el estudiante forme bases conceptuales erroacuteneas o a que aprenda de

memoria Muchas de estas estrategias si no son delimitadas y puntualizadas pueden

desviar el objetivo propuesto en la actividad de ensentildeanza-aprendizaje

ldquoGalagovsky Di Giacomo y Castelo (2009) realizan la investigacioacuten ldquoModelos Vs

Dibujos El caso de la ensentildeanza de las fuerzas intermolecularesrdquo donde analizan las

explicaciones verbales y graacuteficas elaboradas por los profesores para explicar los

fenoacutemenos de solubilidad insolubilidad y la formacioacuten de una disolucioacuten producida por la

mezcla de agua alcohol y aceite El anaacutelisis permite considerar la complejidad de los

lenguajes expertos como fuente de obstaacuteculos epistemoloacutegicos en la comunicacioacuten entre

docentes y estudiantesrdquo (Galagovsky et al 2009 p 955)

De otro lado (Tomasi 1999) citado en (Quira 2009 p 46) menciona que los modelos de

aprendizaje pueden ser clasificados en primera instancia como un ldquoModelo Material o

abstractordquo que corresponde a esa porcioacuten material que se hace objeto de estudio que

puede ser un fenoacutemeno observable el modelo puede ser una reduccioacuten o una

46 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

simplificacioacuten del fenoacutemeno que estaacute limitado a las moleacuteculas y a lo que suceda entre

ellas (cantidad reacomodacioacuten) que a su vez se categorizan como

Analoacutegicos al corresponder a prototipos que si bien no son reales se parecen a

estructuras o comportamientos de la realidad

Icoacutenicos Corresponden a modelos materiales que se han desarrollado en

ingenieriacutea son graacuteficos

Simboacutelicos corresponde a los modelos matemaacuteticos Los modelos materiales

que se pueden clasificar en las categoriacuteas mencionadas anteriormente son aplicados en

campos como la ingenieriacutea y la arquitectura

Para el autor en referencia los modelos analoacutegicos se utilizan frecuentemente para

explicar fenoacutemenos sobre colisioacuten atoacutemica y molecular reacciones bioquiacutemicas arreglo

estructural de proteiacutenas entre otros

En el caso de (Kretzenbacher y Caldin 2003 ndash 2002) citado en (Quira 2009 p 47)

ellos mencionan los modelos materiales o fiacutesicos linguumliacutesticos e icoacutenicos La tabla 5-3

establece las categorias con las que se clasificaron los modelos sobre disoluciones

Enfatizaron en la construccioacuten de modelos catalogados como interpretativos puesto que

permiten la elaboracioacuten de explicaciones admisibles sobre las disoluciones electroliacuteticas y

modelos descriptivos que determina la manera de comunicar el fenoacutemeno

Tabla 5 - 3 Tipologiacutea para caracterizacioacuten de los modelos elaborados por los profesores de quiacutemica en formacioacuten inicial sobre disoluciones electroliacuteticas (Quira 2009 p 47)

MODELOS INTERPRETATIVOS CARACTERIacuteSTICAS

SIMBOacuteLICO Son modelos abstractos Representado por entidades matemaacuteticas

MATERIAL Corresponde con la porcioacuten fiacutesica del entorno a estudiar puede ser un fenoacutemeno o una idea elaborada del mundo

ANALOacuteGICO El eacutenfasis estaacute en su practicidad para explicar el comportamiento de un sistema Representado por asociaciones con comportamientos o fenoacutemenos del entorno

Marco Referencial 47

MODELOS DESCRIPTIVOS CARACTERIacuteSTICAS GENERALES

ICOacuteNICO Modelos materiales desarrollados representados por diagramas dibujos graacuteficos Dependen del punto de referencia

LINGUumlIacuteSTICO Palabras que representan fenoacutemenos o una porcioacuten de la naturaleza

ldquoEl tema de mayor intereacutes en estos diacuteas en aacutereas del conocimiento como las ciencias

cognitivas la semioacutetica la filosofiacutea y la didaacutectica de las ciencias son el tema de las

representaciones es evidente que desde estas aacutereas las representaciones se

conceptualizaraacuten de forma diferente pero con objetivos similares por ejemplo desde el

aacutengulo de las ciencias cognitivas son vistas como ldquocualquier nocioacutenrdquo ldquosignos o conjunto

de siacutembolosrdquo los cuales expresan algo del mundo interior o exterior del ser humano

(Tamayo 2006)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 37)

En particular las que a partir de las ideas previas de los estudiantes de quiacutemica (Garnett

1995 Treagust 2000) donde se ha reconocido que los alumnos tienen grandes

dificultades con el abstracto e invisible mundo de la quiacutemica y maacutes especiacuteficamente con

la manera en que los profesores se mueven entre las representaciones microscoacutepicas y

simboacutelicas de sustancias y procesos

ldquoNappa Insausti y Siguumlenza (2005) investigaron los obstaacuteculos maacutes importantes en la

generacioacuten de representaciones mentales sobre el fenoacutemeno de disolucioacuten La

investigacioacuten concluye que el conocimiento de las dificultades que encuentran los

estudiantes para generar representaciones mentales adecuadas sobre el fenoacutemeno de

disolucioacuten sugieren un planteamiento didaacutectico diferente en cuanto a la secuencia

organizacioacuten y profundidad de los temas involucrados en el aprendizaje de dicho

fenoacutemeno (Nappa et al 2005)rdquo (Aacutelvarez O D 2011 p 8)

ldquoLa formalizacioacuten de una propuesta didaacutectica en un proyecto curricular institucional

supone tomar posicioacuten respecto a queacute ensentildear para queacute a quieacuten y coacutemo hacerlo El

problema en nuestro caso desde la perspectiva de queacute ensentildear en la educacioacuten

secundaria estaacute en diferenciar claramente entre disolucioacuten como un sistema material o

como un procesordquo (Ortolani 2012 p 212)

48 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

La figura 5-12 representa el esquema referencial aceptable desde el punto de vista de la

ciencia escolar que ha guiado este disentildeo de las actividades de la propuesta de

ensentildeanza (Ortolani et al 2012 p213)

En dicho esquema se puede observar en su parte izquierda tal como se contempla en el

curriacuteculo oficial que el concepto disolucioacuten se integra en los inclusores sistemas mate-

riales mezcla homogeacutenea Se pretende mediante este conjunto de relaciones introducir

al alumnado en la descripcioacuten macroscoacutepica del concepto de disolucioacuten que indique los

componentes soluto y disolvente y en funcioacuten del estado de agregacioacuten de eacuteste los

diferentes tipos de disoluciones

En la parte derecha del esquema se introduce el concepto de disolucioacuten como proceso y

coacutemo puede tener lugar Dispersioacuten Reaccioacuten Quiacutemica y Solvatacioacuten para a

continuacioacuten abordar la interpretacioacuten del mismo introduciendo los lenguajes

microscoacutepico y simboacutelico Se emplea el modelo corpuscular y la teoriacutea cineacutetico-molecular

como facilitadores de la comprensioacuten de los procesos de disolucioacuten de las distintas

sustancias Ambos daraacuten la posibilidad al alumnado de una nueva visioacuten de los

fenoacutemenos que ocurren en su vida diaria

ldquoEl conjunto de relaciones permitiraacute diferenciar el teacutermino Disolucioacuten como mezcla

homogeacutenea y como proceso Al mismo tiempo se podraacuten adquirir los lenguajes macro

microscoacutepico y simboacutelico que permitiraacuten al alumnado comunicarse mediante la utilizacioacuten

del lenguaje caracteriacutestico de la quiacutemica Finalmente hemos de indicar que el conjunto

de relaciones presentes en el discurso explicativo de los alumnos permitiraacute inferir las

relaciones activadas por ellos y consecuentemente por comparacioacuten con el esquema

referencial conocer los esquemas de pensamiento que activa el alumnado cuando re-

suelve las cuestiones planteadas en las diferentes actividadesrdquo (Ortolani et al 2012

p213)

ldquoEn el espacio curricular quiacutemica no siempre se realiza una correcta introduccioacuten de los

modelos cientiacuteficos suelen presentarse sin las suficientes conexiones con los fenoacutemenos

que explican y sin dar oportunidad a los estudiantes de utilizarlos en diferentes

situaciones lo que contribuye a que eacutestos elaboren modelos explicativos personales que

Marco Referencial 49

no resultan los maacutes adecuados desde el punto de vista de la ciencia escolar (Benarroch

2000 2001)rdquo (Ortolani et al 2012 p213)

La secuencia de ensentildeanza elaborada (Odetti Falicoff y Ortolani 2007) consta de

cuatro grandes apartados mezclas disoluciones procesos de disolucioacuten concentracioacuten

y dilucioacuten

50 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 12 Esquema referencial de la ciencia escolar sobre el concepto de disolucioacuten

(Ortolani 2012 p 213)

Marco Referencial 51

55 Desarrollo de la estrategia didaacutectica

Para la aplicacioacuten de la estrategia didaacutectica se disentildearon dos tipos de instrumentos para

el diagnoacutestico (veacutease anexo A)

El primer cuestionario KPSI (Knowledge and Prior Study Inventory) es un instrumento

para la regulacioacuten del proceso de aprendizaje y representa un cuestionario de

autoevaluacioacuten del alumnado que permite de una manera raacutepida y faacutecil efectuar la

evaluacioacuten inicial de las ideas previas del alumno El objetivo de este instrumento es

obtener informacioacuten sobre la percepcioacuten que el sujeto tiene de su grado de conocimiento

en relacioacuten a los contenidos que el profesor(a) propone para su estudio y comprensioacuten

Se obtiene informacioacuten valiosa sobre el grado de conocimiento del alumnado en relacioacuten

a los contenidos cientiacuteficos que el profesor le plantea aprender en determinadas

condiciones de ensentildeanza Se le pide al estudiante que seleccione su respuesta en

funcioacuten de 5 niveles o categoriacuteas previamente intencionadas en el cuestionario Aquella

categoriacutea de mayor valor se refiere normalmente a si es capaz de explicar el concepto o

procedimiento a un compantildeero o compantildeera con lo que se estimula al estudiante a

tomar conciencia de que cuando algo se conoce (o se comprende) bien se ha de ser

capaz de comunicaacuterselo a alguien

Conocer lo que los estudiantes creen saber o piensan sobre determinadas temaacuteticas

permite autoevaluarse y descubrir con mayor precisioacuten sus fortalezas y debilidades Ya

que en muchos casos el estudiante se ubica en un nivel superior y por el contrario no

saben el concepto o procedimiento con claridad y profundidad

El segundo instrumento diagnoacutestico es un pre test de conocimiento con preguntas de

opcioacuten muacuteltiple con uacutenica respuesta el propoacutesito de los dos instrumentos diagnoacutesticos es

comparar la coherencia entre el instrumento de opinioacuten ldquoKPSIrdquo con un instrumento de

preguntas que relacionan conceptos con teoriacuteas cientiacuteficas Esto permite a los alumnos

darse cuenta que sus ideas iniacuteciales no son tan claras y profundas en comparacioacuten con

un conocimiento cientiacutefico

Las guiacuteas para el estudiante compuestas por 6 talleres con diferentes tipos de

actividades cuyo objetivo es buscar en el estudiante la capacidad de explicacioacuten de

52 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

distintos fenoacutemenos a partir de los diferentes niveles representacionales ldquomacroscoacutepicordquo

ldquosimboacutelicordquo y ldquosubmicroscoacutepicordquo

Las recomendaciones para el docente referentes a cada actividad con el fin de que antes

de aplicar cada una de las guiacuteas se pueda dirigir correctamente cada uno de los talleres

permitiendo cumplir con los objetivos propuestos en las guiacutea

6 Guiacuteas Didaacutecticas

61 Guiacuteas del Estudiante

El material que se presenta a continuacioacuten estaacute compuesto por 6 talleres

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia (Compuesto por 3 actividades)

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo (Compuesto por 3 actividades)

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 5 ldquoConductividad de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 1 actividad)

Taller 6 ldquoPropiedades de las disoluciones quiacutemicasrdquo (Compuesta por 2 actividades)

Con el fin de alcanzar los objetivos en cada una de las actividades se tienen en cuenta para su disentildeo algunos de los siguientes elementos dependiendo de cada actividad

(Objetivos Marco teoacuterico Metodologiacutea Compromisos antes de la actividad Materiales Procedimiento Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase (tiempo estimado para la actividad) Trabajo de profundizacioacuten en clase (tiempo estimado para la actividad) Retroalimentacioacuten)

54 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Dirigido por Liliam Alexandra Palomeque MSc DrSc Docente Departamento De Quiacutemica

Maestriacutea en Ensentildeanza de las Ciencias Exactas y Naturales UNAL

Elaborado por Javier Antonio Salazar Mongui

Guiacuteas didaacutecticas 55

GUIacuteA PRAacuteCTICA PARA LA APROPIACIOacuteN DEL LENGUAJE DE LA QUIacuteMICA

(CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES)

TALLER 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividad 1 ldquoObservando el modelo corpuscular de la materiardquo

Objetivo de la actividad

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

Marco Teoacuterico

ldquoWilliamson y Abraham (1995) sentildealan que las experiencias en quiacutemica son importantes

pero no suficientes para la comprensioacuten de conceptos quiacutemicos Atribuye que la causa

principal de esta dificultad es no aplicar correctamente los conceptos de aacutetomos y

moleacuteculas en las explicaciones En teacuterminos de la teoriacutea corpuscular si logramos que el

estudiante pueda explicar las propiedades de la materia y los cambios que eacutesta

experimenta desde su naturaleza interna que comprenda que la materia estaacute formada

por aacutetomos (pequentildeas partiacuteculas que estaacuten en constante movimiento e interaccioacuten) y que

pueden combinarse para dar origen a estructuras maacutes complejas entonces los

estudiantes construiraacuten faacutecilmente modelos mentales que les permitan interpretar los

fenoacutemenos quiacutemicosrdquo (Buitrago 2012 p 24)

ldquoDe este modo el campo de aplicacioacuten de la teoriacutea cineacutetica propuesta en un principio

para los gases se extendioacute a todos los estados de la materia conocieacutendose desde

entonces como la teoriacutea cineacutetica de la materia Asiacute formulada esta teoriacutea permite

interpretar y profundizar en el conocimiento de un amplio abanico de propiedades

macroscoacutepicas de la materia tales como elasticidad cambios de estado tensioacuten

superficial disolucioacuten etcrdquo (Blanco et al 2010 p 451)

Estas nociones resultan fundamentales para describir y explicar las diferencias entre los tres estados de agregacioacuten de la materia o sus propiedades como la difusioacuten y la dilatacioacuten ldquoTomando en consideracioacuten la bibliografiacutea disponible y en especial la propuesta de Holding (1987) se pueden diferenciar tres vertientes en la evolucioacuten histoacuterica del conocimiento sobre las disoluciones teniendo en cuenta los aspectos maacutes importantes en los que se han centrado los modelos y teoriacuteas que caracterizan a cada una de ellas Estas vertientes son

Naturaleza continuadiscontinua de las disoluciones

56 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Interaccioacuten entre las entidades presentes en disolucioacuten

Atribucioacuten de movimiento a las entidades presentes en disolucioacuten

De sus investigaciones llegoacute a la conclusioacuten de que los estudiantes deberiacutean de saber lo siguiente El modelo se basa en tres ideas fundamentales

1 La materia estaacute formada por partiacuteculas muy pequentildeas que no podemos ver Son los aacutetomos y las moleacuteculas 2 Las partiacuteculas estaacuten movieacutendose continuamente Independientemente de coacutemo veamos a la materia con nuestros ojos y aunque eacutesta esteacute en reposo seguacuten este modelo las partiacuteculas que la componen estariacutean siempre movieacutendose y en continua agitacioacuten 3 En medio de las partiacuteculas no hay absolutamente nada Soacutelo hay un espacio vaciacuteo que no contiene nada La materia es discontinua

Los fenoacutemenos de disolucioacuten pueden ser explicados mediante modelos simples de la naturaleza de la materia como el de la teoriacutea cineacutetico-molecular Se considera a las disoluciones desde esta perspectiva como un campo adecuado de aplicacioacuten de dicha teoriacutea laquoUtilizar la Teoriacutea Cineacutetica para explicar algunos fenoacutemenos que se dan en la Naturaleza tales como la disolucioacuten la compresibilidad de gases la dilatacioacuten y los procesos de propagacioacuten del calorraquordquo (Blanco et al 2010 p 451)

En el siguiente esquema se sintetizan los aspectos maacutes relevantes empleados en la teoriacutea cineacutetica de la materia

Figura 5 - 13 ldquoModelo corpuscular elemental de la materiardquo recuperado de de httpcolegiolibertadoresforoactivocomt4-modelo-corpuscular-elemental-de-la-materia

METODOLOGIacuteA

La actividad pretende simular lo que ocurre con los aacutetomos de la materia cuando eacutesta se encuentra en diferentes estados fiacutesicos como soacutelido liacutequido y gaseoso mediante

Guiacuteas didaacutecticas 57

modelos simples como el de la teoriacutea cineacutetico ndash molecular usado en el marco teoacuterico de la guiacutea Los estudiantes conformaraacuten grupos de 4 personas para la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe completar un cuadro como el ejemplo que aparece a continuacioacuten Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

EN

ES

TE

ES

PACIO

APA

RE

CE

RAacute

LA

ACT

IVID

AD

QU

E S

E A

NA

LIZ

AR

Aacute OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Cada uno de los estudiantes

debe escribir aquiacute lo que

observaron durante el

desarrollo de la actividad A

partir de la experiencia

sensorial directa ldquolo

tangiblerdquo (lo visual

olfativo taacutectil auditivo

sensible color etc)

Aquiacute

se c

onclu

iraacute

n las

observ

acio

nes m

acro

scoacutep

icas

hechas e

n g

rupos d

e tra

bajo

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Aquiacute se debe explicar el

fenoacutemeno mediante

foacutermulas ecuaciones

quiacutemicas expresiones

matemaacuteticas graacuteficos

definiciones etc

Conclu

sio

nes d

e la

repre

senta

cioacute

n

sim

boacutelic

a

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

(Galagovsky L R Bekerman D (2009)

Usando los modelos

quiacutemicos asociados a

esquemas de partiacuteculas

como las imaacutegenes de

ldquoesferitasrdquo hacer una

representacioacuten de lo que

sucede seguacuten el modelo

particulado de la materia

Realic

e la m

ejo

r

repre

senta

cioacute

n

subm

icro

scoacutep

ica d

e la

activid

ad

58 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Materiales

Tres cajas de zapatos o de tamantildeo similar sin tapa Bolitas de icopor o de otro material del mismo diaacutemetro Laacutepiz Papel Pegamento Un alambre de cobre

Procedimiento

1 Escriba en un papel los siguientes textos recorte y pegue en cada caja para identificarla

2 En la caja que dice estado soacutelido coloque las bolitas de icopor ldquorepresentan los aacutetomos de la materia para un alambre de cobrerdquo de tal manera que el fondo de la caja quede completamente cubierto 3 En la caja que dice estado liacutequido coloque las bolitas de icopor de tal manera que el fondo de la caja quede parcialmente cubierto 4 En la caja que dice estado gaseoso coloque soacutelo 5 a 10 bolitas de icopor 5 Ahora mueva suavemente cada una de las tres cajas y observe coacutemo se mueven las bolitas de icopor en el interior

Reflexioacuten y discusioacuten Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Complete la tabla usando los siguientes conceptos Pocapoco ndash Regular ndash Muchamucho

Caracteriacutestica de las bolitas

Estado Soacutelido Estado Liacutequido Estado Gas

Distancia entre ellas

Movimiento de ellas

Fuerza de cohesioacuten

2 Con la informacioacuten del modelo ldquoesferas de icoporrdquo acerca del comportamiento de

la materia en un alambre de cobre complete el cuadro de las observaciones y explicaciones para los tres estados de la materia

Estado Solido Estado Liacutequido Estado Gaseoso

Guiacuteas didaacutecticas 59

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representaciones de un alambre de

cobre en diferentes estados

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Soacutelido

Liacutequido

Gaseoso

3 Describa queacute es lo que observa cuando mueve muy fuerte la caja que dice estado

soacutelido y estado liacutequido Estado soacutelido _______________________________________________________________________ Estado liacutequido _______________________________________________________________________ Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Lo que observoacute ocurre en ciertos fenoacutemenos muy comunes en la naturaleza Investigue en diferentes fuentes de informacioacuten el nombre de los fenoacutemenos simulados en las cajas y explique en queacute consisten

2 iquestCoacutemo podriacutea explicar la poca fluidez de la materia soacutelida con respecto a los liacutequidos y los gases

3 iquestCuaacutel de los tres estados fiacutesicos de la materia consideras que tiene mayor nuacutemero de aplicaciones tecnoloacutegicas en la construccioacuten de objetos de uso domestico e industrial iquestPor queacute

4 Consultar el valor del punto de ebullicioacuten del cobre y sus posibles usos 5 El cobre al estar en estado soacutelido se dice que es un metal maleable flexible

buen conductor de la electricidad Intenta explicar por queacute Retroalimentacioacuten

Reporte compare y analice los resultados obtenidos de forma individual en clase

y en casa y concluya el trabajo realizaacutendolo en forma grupal

60 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Actividad 2 Aplicando lo aprendido

Objetivo de la actividad

Crear un modelo submicroscoacutepico a partir de un texto sobre los estados de la materia

Lee el siguiente texto

ldquoProbablemente han surgido muchas formas de explicar el comportamiento de los diferentes estados de la materia Las personas de ciencia se han cuestionado esto desde tiempos tan remotos como la antigua Grecia y muchas han sido las formas de explicarlo desde ese tiempo hasta ahora Hoy gran parte de la comunidad cientiacutefica acuerda que las sustancias estaacuten formadas por partiacuteculas Estas partiacuteculas son muy pequentildeas juntas y en una gran cantidad dan forma a las sustancias como las conocemos

Todas las partiacuteculas pueden moverse pues tienen la energiacutea necesaria para hacerlo Cuando esta energiacutea aumenta entonces pueden moverse maacutes auacuten Un indicador de la energiacutea es la temperatura una mayor temperatura indica una mayor cantidad de energiacutea Por lo tanto podemos decir que el movimiento de las partiacuteculas aumenta con la temperatura Asiacute partiacuteculas a alta temperatura tiene un alto movimiento y partiacuteculas a baja temperatura se mueven menos

En el hielo las partiacuteculas estaacuten muy friacuteas con poca energiacutea lo que se manifiesta en que las partiacuteculas se mueven poco y maacutes bien se unen entre ellas formando la estructura soacutelida El agua liacutequida tiene una mayor temperatura y sus partiacuteculas ya no estaacuten tan unidas por lo tanto se pueden mover un poco maacutes que las partiacuteculas de hielo En el gas las partiacuteculas tienen tanta energiacutea que se mueven usando todo el espacio disponible hasta que algo las detenga o vuelvan a ser liacutequidordquo (Grintildeo P sf p 7)

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos 1 Ahora que sabemos por queacute los diferentes estados se comportan de manera

tan diferente lo invitamos a realizar un modelo de partiacuteculas y su relacioacuten en los diferentes estados Para ello proponemos las siguientes preguntas que le ayudaraacuten a imaginar este modelo a iquestCoacutemo dibujariacutea una partiacutecula de agua b iquestCoacutemo se uniraacute a las otras partiacuteculas cuando se encuentra en estado liacutequido c iquestCoacutemo imagina que estaacuten las partiacuteculas de agua liacutequida en un vaso d iquestCoacutemo seraacuten las partiacuteculas que viajan en estado gaseoso por el aire

3 Haga tres dibujos que demuestren un modelo propio de partiacuteculas y estados de la materia para ser expuesta en clase

Guiacuteas didaacutecticas 61

Actividad 3 Espiando los fenoacutemenos

Objetivo de la actividad

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre los componentes principales del aire y sus propiedades fisicoquiacutemicas

Consulte sobre las disoluciones gaseosas Repase los conceptos principales de la teoriacutea cineacutetica de los gases Consulte que variables condicionan el comportamiento de la mezcla de

gases

Materiales

Un matraz pero puede ser un envase de plaacutestico transparente Plastilina Manguera Jeringa grande Incienso Foacutesforos

Procedimiento

1 Encienda el incienso apagarlo y dejar que el humo entre por la boca del matraz

a b c

2 Tape el matraz con plastilina para atrapar el gas (humo) dentro

d

62 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 Con la jeringa extraiga parte del gas del matraz

e f

Figura 5 - 14 Fotos montaje experimento mezcla de gases (Delgado T Rodriacuteguez R Velazquez P 2012 p 50)

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Suponga que dispone de unos ldquolentes maacutegicosrdquo con los que puede ver el

aire (en este caso usoacute el humo del incienso para hacerlo visible) que estaacute

en el interior del frasco Explique coacutemo se ve el frasco antes y despueacutes de

utilizar la jeringa para extraer algo de humo escriba los resultados

individuales en la tabla

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Frasco o recipiente con humo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

ANTES DESPUEacuteS

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

ANTES DESPUEacuteS

2 Realice una exposicioacuten y complete el cuadro de sus explicaciones y observaciones en grupo para concluir el comportamiento del fenoacutemeno

Guiacuteas didaacutecticas 63

Taller 2 Experimentar y Asociar ldquoCaracteriacutesticas de las disolucionesrdquo

Actividad 1 ldquoMezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Objetivo de la actividad

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Marco teoacuterico

El proceso de la disolucioacuten

ldquoLas atracciones moleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas en liacutequidos y soacutelidos tienen un importante papel en la formacioacuten de las disoluciones

Cuando un soluto se disocia en un solvente las partiacuteculas se dispersan dentro de este ocupando espacios que antes perteneciacutean a las moleacuteculas del solvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres interacciones disolvente-disolvente soluto-soluto y disolvente-soluto

Una mezcla es la resultante de la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias las cuales pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Si la composicioacuten de la mezcla es la misma en toda la disolucioacuten se dice que la mezcla es homogeacutenea por el contrario si la composicioacuten de la mezcla no es uniforme esta se clasifica como heterogeacuteneardquo (Chang R 2007 p 50)

Materiales

Cuatro tubos de ensayo Jugo natural Sal de cocina Aceite Arena Agua Cinta de enmascarar Esferos Jeringa (min 10 mL)

Procedimiento

1 Tome cuatro tubos de ensayo pequentildeos y limpios 2 Marque cada uno de los tubos con la cinta de enmascarar con el nombre de

la sustancia

64 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

3 En cada uno de los vasos agrega 10 mL o 1 cucharada raza de una sustancia

diferente de la siguiente manera

Tubo 1 Jugo

Tubo 2 Sal

Tubo 3 Aceite

Tubo 4 Arena

4 Adicionar a cada uno agua en mayor proporcioacuten espere 5 minutos y

realice la observacioacuten del fenoacutemeno Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Los estudiantes realizaraacuten grupos de 4 personas durante la realizacioacuten de la actividad cada estudiante debe diligenciar el siguiente cuadro primero de forma individual Luego concluya comentando sus observaciones y explicaciones de la experiencia en grupo

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que ocurre al adicionar agua a cada tubo

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Tubo 1 Tubo 2 Tubo 3 Tubo 4

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo de profundizacioacuten en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestEs posible separar las sustancias nuevamente 2 iquestQueacute tipo de proceso se presenta en cada uno (fiacutesico o quiacutemico) 3 iquestEs posible acelerar o retardar lo que ocurre 4 Analiza tu entorno iquestqueacute sustancias puras conoces iquestqueacute mezclas

homogeacuteneas y heterogeacuteneas encuentras en tu casa o en tu colegio 5 Discuta cada la actividad con su profesor y compantildeeros

Guiacuteas didaacutecticas 65

Actividad 2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

Objetivos

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes

Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscoacutepico

Marco teoacuterico ldquoLa regla de que lo similar disuelve a lo similar no es tan uacutetil en el caso de las sustancias polares y en particular de las soluciones acuosas La solubilidad en agua de moleacuteculas como de azuacutecar comuacuten depende de la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno entre el agua y el soluto Asiacute por lo regular las moleacuteculas que contienen una proporcioacuten elevada de aacutetomos de nitroacutegeno o de oxiacutegeno se disuelven en agua porque son estos los elementos que forman puentes de hidroacutegeno Muchas moleacuteculas solubles en agua tienen un aacutetomo de hidroacutegeno unido a uno de oxiacutegeno o de nitroacutegeno Estos enlaces polares O-H y N-H participan en la formacioacuten de puentes de hidroacutegeno con moleacuteculas de agua En general la formacion de puentes de hidroacutegeno es maacutes importante que la polaridad para determinar la solubilidad en agua de una sustancia molecularrdquo (Burns R 2003 p 413) Compromisos antes de la actividad

Consultar sobre las caracteriacutesticas de los compuestos polares y apolares Repase los conceptos solubilidad insoluble compuesto ioacutenico compuesto

covalente puentes de hidrogeno peso molecular

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 De acuerdo con la informacioacuten representada en la figura 1 para 5 disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua responde

a De queacute forma es posible representarlos macroscoacutepicamente si se

encontraran en un recipiente b Como seriacutea un modelo de representacioacuten submicroscoacutepica para cada

una de las disoluciones c Como se puede explicar el comportamiento diferente entre cada soluto

y el agua

66 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 15 Interpretando el lenguaje simboacutelico en 5 ejemplos de disoluciones quiacutemicas (Burns R 2003 p 414)

Guiacuteas didaacutecticas 67

Actividad 3 Fuerzas intermoleculares en mezclas

Objetivo

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos graacuteficos

Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo graacutefico la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

Marco teoacuterico Fuerzas intermoleculares en mezclas ldquoPara comprender el fenoacutemeno de disolucioacuten vamos a utilizar un modelo por

paso Un modelo es una construccioacuten mental que utiliza argumentos ciertos en

situaciones hipoteacuteticas Se aplicaraacute el modelo a la formacioacuten de la disolucioacuten de

un soacutelido en agua pero es aplicable a liacutequido en liacutequidordquo (Palomeque L2012 p

58)

Pasos del proceso de disolucioacuten del NaCl

PASO 1 Separacioacuten de las partiacuteculas de soluto

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas de solvente

PASO 3 Interaccioacuten de las partiacuteculas de soluto y solvente

El fenoacutemeno se representa mediante la ecuacioacuten

NaCl(s)NaCl(ac) o NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Noacutetese que el agua (H2O) no se coloca en la ecuacioacuten si se coloca se estariacutea

representando un proceso quiacutemico sin embargo aunque no se coloca

indirectamente estaacute presente al representar el estado acuoso

PASO 1 Separacioacuten del soluto NaCl en sus iones

NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g)

ldquoSe representa la separacioacuten de los iones desde la red cristalina del solido pues

no existe solamente un ion de cada uno sino muchos El proceso es endoteacutermico

ya que se requiere energiacutea para separar los iones (romper los enlaces ioacutenicos)

esa energiacutea se conoce como energiacutea reticular cristalina o simplemente energiacutea de

red e hipoteacuteticamente se llevan los iones al estado gaseoso El valor de la energiacutea

de red depende del tipo de ioacuten y de la carga del mismordquo (Palomeque L 2012 p

58)

68 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PASO 2 Separacioacuten de las partiacuteculas del solvente

ldquoEl agua forma puentes de hidroacutegeno y su estructura comprende la agrupacioacuten de

varias o cientos de moleacuteculas unidas esos puentes se deben romper para poder

permitir la interaccioacuten con el soluto El proceso requiere energiacutea por lo cual es

endoteacutermico ldquo∆H positivordquo Como en la mayor parte de las disoluciones se utiliza

agua como solvente las diferencias de solubilidad entre varias sustancias con el

agua radican en analizar el paso 1 ya que el paso 2 es comuacuten para todos los

casosrdquo (Palomeque L2012 p 58)

nH2O H2O + H2O +hellip

PASO 3 Interaccioacuten soluto ndash solvente iones ndash moleacuteculas

Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac)

Una vez se han separado los iones se genera una interaccioacuten ion ndash dipolo con

las moleacuteculas polares del agua formando el respecto ion hidratado Este proceso

es exoteacutermico y su valor se conoce como energiacutea de hidratacioacuten La figura 1 y 2

ilustra los tres pasos del proceso de disolucioacuten (Palomeque L2012 p 59)

Figura 5 - 16 Cristal de iones de sodio e iones de cloruro (httpeswikipediaorgwikiCloruro_de_sodiomediaviewerFileSodium-chloride-3D-ionicpng)

Figura 5 - 17 Interacciones moleacuteculasndashiones en la disolucioacuten del NaCl agua rodeando iones sodio e iones cloruro (recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=215744)

Guiacuteas didaacutecticas 69

Los tres pasos se pueden resumir asiacute

1 NaCl(s) Na+(g) + Cl-(g) ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

2 nH2O H2O + H2O +hellip ∆H = (+) ldquoNecesita Energiacuteardquo (P Endoteacutermico)

3 Na+(g)

+ Cl-(g) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆H = (- ) ldquoLibera Energiacuteardquo (P Exoteacutermico)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac) ∆Hsln = (-) o (+)

El signo que tenga el cambio de energiacutea en la disolucioacuten ∆Hsln = (-) o (+) es

importante sin embargo no es uacutenico criterio para explicar la solubilidad Si el

cambio de energiacutea ∆Hsln =(-) indica que el paso 3 es maacutes significativo en valor

absoluto o sea se libera una mayor cantidad de energiacutea que la que se requiere

para separar al soluto y al solvente por lo cual el proceso global energeacuteticamente

es favorable(Palomeque L2012 p 59)

En la formacioacuten de algunas disoluciones se cede calor a los alrededores ldquo∆H=(+)rdquo y en muchos otros casos se absorbe calor ldquo∆H=(-)rdquo Este proceso de tres etapas se resume mediante la siguiente expresioacuten Paso 1 disolvente puromoleacuteculas de disolvente separadas ∆Ha gt 0 endoteacutermico

Paso 2 soluto puromoleacuteculas de soluto separadas ∆Hb gt0 endoteacutermico

Paso 3 moleacuteculas de disolvente y soluto separadas disolucioacuten ∆Hc gt0

Disolvente puro + soluto puro disolucioacuten Energiacutea de la disolucioacuten = Energiacutea moleacuteculas del disolvente + Energiacutea de las moleacuteculas del soluto + Energiacutea entre moleacuteculas de soluto y disolvente

∆Hsol = ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc Figura 5 - 18 Un enfoque molecular del proceso de disolucioacuten concebido en tres etapas (Chang R 2007 p 522)

I Si todas las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten son del mismo tipo y de la intensidad las moleacuteculas de soluto y disolvente se mezclan al azar Se denominan DISOLUCIONES IDEALES

∆Hsol= ∆Ha + ∆Hb + ∆Hc ∆Hsol = 0

70 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

II Si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes exceden a las que tienen lugar entre moleacuteculas iguales (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = lt 0 Es un proceso de disolucioacuten exoteacutermico

III Si las fuerzas de atraccioacuten entre las moleacuteculas de soluto y disolvente son maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas del mismo tipo (soluto-soluto) y (disolvente- disolvente) se forma una DISOLUCIOacuteN NO IDEAL

∆Hsol = gt 0 Es un proceso de disolucioacuten endoteacutermico

IV Finalmente si las fuerzas de atraccioacuten entre moleacuteculas diferentes son mucho maacutes deacutebiles que entre moleacuteculas semejantes los componentes permanecen separados es una MEZCLA HETEROGEacuteNEA (Chang R 2007 p 522)

MATERIALES 2 pares de esferas de icopor de diferente tamantildeo cada par 9 palillos de diferente color y longitud Marcador

Procedimiento Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

1 Realice un montaje similar al que aparece en el graacutefico

Figura 5 - 19 Montaje representacioacuten fuerzas intermoleculares

2 Las esferas de icopor con la letra A (azul) representan moleacuteculas de

disolvente

3 Las esferas de icopor con la letra B (verde) representan moleacuteculas de

soluto

4 Los palillos representan las fuerzas intermoleculares de atraccioacuten

5 Fa fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-A) de disolvente

6 Fb fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (B-B) de soluto

7 Fc fuerza de interaccioacuten ldquoenergiacuteardquo entre moleacuteculas (A-B) de disolvente y soluto

8 Con los anteriores elementos realice un modelo que permita diferenciar

una disolucioacuten ideal una disolucioacuten no ideal exoteacutermica y una disolucioacuten

no ideal endoteacutermica y mezcla heterogeacutenea

A

A

B

Fa

Fc

B Fb

Guiacuteas didaacutecticas 71

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos 1 Utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares para predecir la formacioacuten de la

disolucioacuten Pronostique que tipo de disolucioacuten o mezcla es posible formar a Alcohol etiacutelico y agua b Hidrocarburos como hexano y octano c Metanol y agua d Cloruro de sodio y agua e I2 y agua

2 Prepare un escrito que permita explicar en clase el siguiente mapa conceptual

Figura 5 - 20 Mapa conceptual enlaces quiacutemicos (Arranz J 2014 recuperado de

httpwwwsjbjesustk201404enlaces-quimicoshtml)

72 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 Experimentar y Asociar ldquoColoidesrdquo

Objetivo

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas

Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas

Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos Marco teoacuterico Mezclas coloidales ldquoEntre las mezclas homogeacuteneas y las heterogeacuteneas se encuentran las mezclas coloidales que tienen un comportamiento intermedio entre ambas como es el caso de la mantequilla la mayonesa o las pinturas Una mezcla o dispersioacuten coloidal contiene partiacuteculas cuyos tamantildeos estaacuten comprendidos entre 1 x 10-9 m y 200 x 10-9 m En una mezcla coloidal podemos reconocer el componente disperso el cual se define como la sustancia o sustancias que se encuentran en menor proporcioacuten dentro de la mezcla cuyas partiacuteculas se denominan micelas y el medio o dispersor componente donde se encuentran los demaacutes constituyentes de la mezcla Una mezcla o dispersioacuten coloidal recibe el nombre geneacuterico de sol cuando tiene un liacutequido como medio de dispersioacuten y un soacutelido como componente disperso Los soles al ir perdiendo su medio de dispersioacuten por ejemplo por evaporacioacuten se transforman en geles Los geles del tipo de la gelatina pueden formar jaleas cuando absorben un exceso de liacutequidos En los coloides el tamantildeo del soluto es tal que sus partiacuteculas se encuentran suspendidas entre las del disolvente sin alcanzar a precipitarse pero siendo lo suficientemente grandes como para causar turbidez en la mezcla Ejemplos de disoluciones coloidalesrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 73

Tipos de coloides (Iriberri et al (2011) p 18)

Materiales

a) yema de huevo b) aceite comestible c) vinagre d) batidora manual o licuadora e) un plato hondo

Procedimiento

1 Reunirse en grupos de cuatro compantildeeros y consigan en casa los

materiales para el desarrollo de la praacutectica en clase

2 Depositar la yema dentro de un plato

3 Adicionar una cucharada de vinagre

4 Mezclar ambos componentes

5 Agregar a la mezcla anterior el aceite comestible gota a gota sin dejar de

batir para evitar que las gotas de aceite se junten unas con otras

74 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Complete el cuadro y explique lo que lo que sucedioacute en la preparacioacuten de un coloide

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestCoacutemo se clasifica la mezcla preparada Justifica

2 iquestCuaacutel es la fase dispersa y la fase dispersante de la mezcla

preparada

3 iquestPor queacute las partiacuteculas de aceite no se juntan en la mezcla

4 Prepare una exposicioacuten sobre las conclusiones obtenidas en la

actividad

5 Realice una investigacioacuten de fenoacutemenos que incluyan coloides en la

vida cotidiana para sustentarla en clase

Guiacuteas didaacutecticas 75

Taller 4 Experimentar y Asociar ldquoTipos de disolucionesrdquo

Objetivo de la actividad

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Marco teoacuterico

Tipos de disoluciones

ldquoExisten tres tipos de disoluciones quiacutemicas insaturadas saturadas y sobresaturadas La materia se puede dividir seguacuten su composicioacuten en materia de composicioacuten fija o uacutenica formada por elementos puros como aluminio o agua pura Por otra parte las mezclas o disoluciones obedecen a la combinacioacuten de dos o maacutes sustancias Las disoluciones estaacuten formadas por un soluto y un disolvente El soluto corresponde a la sustancia que se disuelve en el disolvente y se encuentra en menores cantidades en relacioacuten al disolvente La concentracioacuten de una disolucioacuten es la relacioacuten entre el soluto y el disolvente en una disolucioacuten Si una disolucioacuten es concentrada tendraacute mucho soluto formando parte de la disolucioacuten Si es diluida entonces contiene poco soluto en disolucioacuten Las mezclas se pueden dividir en aquellas en que sus componentes son indistinguibles y por tanto se observa soacutelo una fase llamadas disoluciones Homogeacuteneas Las disoluciones heterogeacuteneas son aquellas formadas por dos o maacutes fases en donde sus componentes son distinguibles Por ejemplo la mezcla formada por el agua y el aceite o bien si mezclamos tierra con aguardquo (Iriberri et al (2011) p 18) Una disolucioacuten se vuelve saturada cuando la velocidad de disolucioacuten del soluto es igual a la velocidad de recristalizacioacuten del soluto Entonces no hay mas cambio en las cantidades de soluto disuelto y solido Las flechas indican que la velocidad a la que el soluto se disuelve es igual a la velocidad a la que el soluto en la disolucioacuten se cristaliza como solido (Chang R 2007 p 522) Disuelve Soluto solido Disolucioacuten saturada Cristaliza

76 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Figura 5 - 21 Formacioacuten disolucioacuten saturada (Recuperada de httpblogeducastureseureka2C2BA-bac-quimequilibrio)

En la figura 5 - 21 se representa la formacioacuten de una disolucioacuten saturada las longitudes de las flechas representan la velocidad de disolucioacuten y la velocidad de cristalizacioacuten al principio solo hay el proceso de disolucioacuten despueacutes la velocidad de cristalizacioacuten empieza a ser significativa y solo cuando la velocidad de disolucioacuten y cristalizacioacuten son iguales llega a estar saturada Materiales

a) Tres vasos b) Agua c) Sobre de refresco en polvo d) Marcador

Procedimiento

1 A los tres vasos agregar una taza de agua y marcar cada vaso con nuacutemeros del 1 al 3 2 En el vaso nuacutemero 1 agregar una cucharada de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede ligeramente tentildeido del color del refresco En el vaso nuacutemero 2 agregar tres cucharadas de refresco en polvo de modo que el liacutequido quede tentildeido del color del refresco Por uacuteltimo en el vaso nuacutemero 3 agrega cinco o maacutes cucharadas de refresco en polvo hasta que quede jugoacute sin disolver en el fondo del vaso

3 Observe cada vaso por separado y luego compaacuterelos entre siacute

Guiacuteas didaacutecticas 77

Reflexioacuten y discusioacuten

1 Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Vaso 1 OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Vaso 1 Vaso 2 Vaso 3

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

De acuerdo con la praacutectica anterior responder las siguientes preguntas

1 iquestLa materia se compone por sustancias puras o por mezclas de sustancias 2 iquestCuaacutentos componentes tiene una disolucioacuten

3 El refresco en polvo en agua iquestes una disolucioacuten Si es asiacute iquestcuaacutel es el

soluto iquestCuaacutel es el disolvente

4 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de mayor concentracioacuten

5 iquestCuaacutel es el vaso que contiene una disolucioacuten de menor concentracioacuten

6 iquestAlguno de estos vasos contiene una disolucioacuten sobresaturada iquestCuaacutel de ellos iquestCoacutemo lo sabes

7 iquestPodemos modificar la disolucioacuten sobresaturada de modo que se convierta en una disolucioacuten saturada iquestCoacutemo

78 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

TALLER 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas Objetivo de la actividad

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio

Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

Marco teoacuterico

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

CONDUCTIVIDAD ELEacuteCTRICA

ldquoDurante el siglo XIX el ceacutelebre cientiacutefico ingleacutes Michael Faraday descubrioacute que las disoluciones acuosas de ciertos solutos teniacutean la propiedad de conducir la electricidad mientras que otras con solutos de diferente naturaleza quiacutemica no lo haciacutean

La conductividad eleacutectrica la podemos definir como la capacidad de un cuerpo de permitir el paso de la corriente eleacutectrica a traveacutes de siacute La conductividad eleacutectrica puede presentarse en los diferentes estados de la materia como el estado liacutequido soacutelido y gaseoso A continuacioacuten solo se consideraraacute las disoluciones acuosas que utilizan agua liacutequida como solvente

La Conductividad en este tipo de disolucioacuten estaacute relacionada con la presencia de solutos ioacutenicos en el disolvente cuya disociacioacuten genera iones positivos y negativos capaces de transportar la corriente eleacutectrica a traveacutes de la disolucioacuten

Podemos dividir a los solutos en dos categoriacuteas electrolitos y no electrolitos Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua se disocia o separa en sus correspondientes iones (especias quiacutemicas que presentan carga positiva o negativa) formando una disolucioacuten que conduce la corriente eleacutectrica Dicha disolucioacuten se conoce como disolucioacuten electroliacutetica Un soluto del tipo no electrolito es una sustancia no conductora de la corriente eleacutectrica debido a que no genera iones constituyendo parte de una disolucioacuten no electroliacutetica Por ejemplo la glucosa la sacarosa y la sucralosa (edulcorante) son compuestos covalentes que en disolucioacuten acuosa no conducen la electricidad Recuerda que

Guiacuteas didaacutecticas 79

un compuesto que estaacute formado por enlaces covalentes constituye un compuesto covalente

Dependiendo del grado de disociacioacuten los electrolitos se clasifican como electrolitos fuertes los cuales se disociacioacuten completamente y electrolitos deacutebiles (disociacioacuten parcial) La figura 2 ilustra una manera simple para determinar si un soluto es electrolito o no Dos laacuteminas metaacutelicas como cobre o platino (que actuacutean como electrodos positivos y negativos) son introducidas en agua pura o destilada Para que la ampolleta se encienda debe haber un flujo de corriente eleacutectrica desde un electrodo a otro para cerrar el circuito

El primer caso donde representa agua pura con los electrodos se evidencia que la ampolleta no enciende ya que el agua pura es un mal conductor de la corriente eleacutectrica Sin embargo si se agrega una pequentildea cantidad de un electrolito como el cloruro de sodio (NaCl que es un compuesto ioacutenico) se encenderaacute la ampolleta debido a que el compuesto se disocia en iones sodio (Na+) y iones cloruro (Cl-) generando una disolucioacuten electroliacutetica como lo muestra la figura 2c

Figura 5 - 22 Representacioacuten esquemaacutetica de dispositivos para diferenciar entre electrolitos y no electrolitos (Iriberri et al (2011) p 18)

Dicha disolucioacuten en donde el compuesto se disocia casi en su totalidad en Na+ y Cl- en el disolvente agua constituyendo un electrolito fuerte se puede representar como

NaCl(s) + H2O (l) Na+(ac) + Cl- (ac)

Donde el cloruro de sodio soacutelido al reaccionar con agua liacutequida se disocia en iones positivos Na+ e iones negativos Cl- Dado que el compuesto se disocia en un alto grado el movimiento de una gran cantidad de iones Na+ hacia el electrodo negativo (-) y de los iones Cl- al electrodo positivo (+) genera una gran

80 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

conduccioacuten eleacutectrica en la disolucioacuten generando una disolucioacuten electroliacutetica Por consiguiente se dice que el NaCl es un electrolito fuerte

En el caso donde se agrega un electrolito que se disocia parcialmente como es una solucioacuten de aacutecido aceacutetico con agua al 4 formando una menor cantidad de especies cargadas la conduccioacuten eleacutectrica seraacute inferior por consiguiente se dice que es un electrolito deacutebil Por lo tanto se representa como

CH3COOH (l) + H2O (l) CH3COO-(ac) + H30

+ (ac)

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

Donde co-existen las especies moleculares y los iones acetato (CH3COO-) e hidronio (H3O

+) formando un equilibrio quiacutemico La formacioacuten de los iones permite que circule la corriente eleacutectrica a traveacutes del circuito encendiendo la ampolleta con menor intensidad La disminucioacuten de la intensidad se debe a que el aacutecido no se disocia completamente quedando la especie molecular CH3COOH

El agua es un solvente polar (presenta un extremo positivo y otro negativo formando polos) muy eficaz para compuestos ioacutenicos (ver figura 5 - 23)

El proceso en el que un ioacuten se rodea de moleacuteculas de agua distribuidas en una forma especiacutefica se denomina hidratacioacuten como se ilustra en la figura 5 ndash 24

Como se mencionoacute anteriormente cuando un soluto covalente como la glucosa (C6H12O6) o la sucralosa es disuelto en agua lo que ocurre es un proceso de hidratacioacuten de las moleacuteculas de agua con la moleacutecula covalente sin formar iones que actuacuteen como transportadores de corriente eleacutectrica Esta hidratacioacuten se representa como

Figura 5 - 23 El agua moleacutecula polar (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Figura 5 - 24 proceso de hidratacioacuten de iones tales como Na+ y Cl- (Recuperado de httpwikiglosariobiologiawikispacescomMolC3A9cula+Neutra)

Guiacuteas didaacutecticas 81

C6H12O6(S) + H2O (l) C6H12O6 (ac)

Donde la glucosa se disuelve en agua como una moleacutecula neutra en lugar de formar iones que conduzcan la electricidad Algunos alcoholes y azucares son no electrolitos En la siguiente tabla se muestran algunos electrolitos fuertes y deacutebiles y no electrolitosrdquo (Iriberri et al (2011) p 18)

ELECTROLITOS FUERTES ELECTROLITOS DEacuteBILES NO ELECTROLITOS Aacutecido clorhiacutedrico HCl Aacutecido aceacutetico CH3COOH Metanol CH33OH

Aacutecido niacutetrico HNO3 Aacutecido fluorhiacutedrico HF Etanol CH3CH2OH

Hidroacutexido de sodio NaOH Amoniaco NH3 Glucosa C6H12O6

Cloruro de sodio NaCl Agua H2O Sucrosa C12H22O11

MATERIALES

a) 8 vasos de precipitado de 500 ml o frascos de vidrio b) 2 bateriacuteas de 15 v c) 1 bombillo de 3v d) Cinta adhesiva e) 60 cm de alambre de cobre f) 2 electrodos de carboacuten

Sustancia disolucioacuten o dispersioacuten Sustancia 1 Sal de cocina solida

Sustancia 2 Azuacutecar

Sustancia 3 Agua destilada

Sustancia 4 Disolucioacuten de Vinagre

Sustancia 5 Disolucioacuten de sal de cocina en agua

Sustancia 6 Disolucioacuten de azuacutecar en agua

Sustancia 7 Disolucioacuten de almidoacuten en agua

Sustancia 8 Bebida hidratante preparada

82 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

PROCEDIMIENTO

1 Marca los vasos con los nuacutemeros 1 al 8

2 Colocar una sustancia en cada vaso

3 Adiciona agua a los vasos con la sustancia anteriormente puesta

4 Con el alambre de cobre coloca las pilas en serie y mantenlas unidas

con cinta adhesiva Conecta el circuito para observar si enciende el

foco y observa su intensidad luminosa Limpia perfectamente las

laacuteminas terminales o electrodos

5 Introduzca los electrodos en cada uno de los vasos

Figura 5 - 24 Procedimiento de medicioacuten de la conductividad (Iriberri et al (2011) p 18)

6 De acuerdo con los resultados clasifica las sustancias como electrolitos fuertes electrolitos deacutebiles y no electrolitos

Figura 5 - 23 Montaje circuito para medir la conductividad de las disoluciones (Iriberri et al (2011) p 18)

Guiacuteas didaacutecticas 83

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 120 minutos

1 Durante la anotacioacuten de las observaciones tenga en cuenta los siguientes aspectos (conduce la electricidad luminosidad del bombillo tipo de electrolito tipo de enlace)

MUESTRA O

ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Conductividad eleacutectrica

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

S 1 S 2 S 3 S 4 S 5 S 6 S 7 S 8

REPRESENTACIOacuteN SIMBOacuteLICA O DEFINICIOacuteN

REPRESENTACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 60 minutos

1 iquestQueacute entiende por electrolito deacutebil 2 iquestExplique en queacute consiste la disolucioacuten no electroliacutetica Porque no

conducen la electricidad este tipo de sustancia 3 iquestPorque cree usted que se presentan diferencias en la conductividad

entre sustancias solidas liacutequidas 4 iquestCoacutemo es la dispersioacuten de almidoacuten en agua iquestes homogeacutenea iquestes

una mezcla heterogeacutenea 5 iquestCoacutemo se puede explicar la diferencia de conductividad entre el agua

de la llave y el agua destilada 6 Analice y describa la siguiente representacioacuten

Figura 5 - 25 Imagen submicroscoacutepica (Iriberri et al (2011) p 18)

84 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Objetivos de la guiacutea

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la cantidad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

MARCO TEOacuteRICO

Los materiales que nos rodean son mezclas de varias sustancias Las mezclas pueden ser homogeacuteneas o heterogeacuteneas Un tipo de mezcla homogeacutenea son las soluciones como la gaseosa la orina el plasma sanguiacuteneo y el vinagre entre otraslas soluciones estaacuten formadas por dos componentes el soluto que es la sustancia que se disuelve y se halla en menor proporcioacuten y el solvente es la sustancia capaz de disolver a otra y se encuentra en mayor proporcioacuten Las soluciones pueden estar en los tres estados de la materia

Figura 5 - 26 Representacioacuten submicroscoacutepica a) Disolucioacuten gaseosa b) Disolucioacuten liquida c) Disolucioacuten solida (Recuperado de httpwwwedukativoscomdownloads-file-7809-recursohtml)

Soacutelidas donde un ejemplo son las aleaciones Liacutequidas en este caso el solvente debe ser liacutequido pero el soluto puede

estar en cualquiera de los tres estados En el agua de mar el soluto (cloruro de sodio) estaacute en el estado soacutelido en el caso de un licor el soluto (etanol) estaacute en el estado liacutequido y finalmente en la soda el soluto estaacute en estado gaseoso (anhiacutedrido carboacutenico)

Gaseosas soluto y solvente son gases por ejemplo el aire cordillerano

Guiacuteas didaacutecticas 85

Figura 5 - 27 Imagen sobre la composicioacuten de una disolucioacuten (Barrientos L (sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

Seguacuten cuaacutel sea la composicioacuten de la solucioacuten se podraacute distinguir una solucioacuten concentrada (que contiene mucho soluto formando parte de la solucioacuten) de una solucioacuten diluida (que contiene poco soluto en solucioacuten) Estos teacuterminos son cualitativos y en quiacutemica es necesario que se conozcan exactamente las cantidades que existen en la mezcla es decir una magnitud cuantitativa (Barrientos L

(sf) recuperado de httpwwweducarchileclechproappdetalleid=216927)

ACTIVIDAD No 1 Arco iris de azuacutecar

Materiales

a 150 gramos de azuacutecar b 300 ml de agua c 4 clases de colorantes para alimento d 4 vasos de precipitado e Una probeta de 500 ml f Embudo

Procedimiento

1 Al primer vaso agregamos 15 gramos de azuacutecar 2 Al segundo 30 gramos de azuacutecar 3 Al tercero 45 gramos de azuacutecar 4 Al cuarto 60 gramos de azuacutecar 5 A cada vaso adicionamos 60 ml de agua agitamos hasta disolver 6 A cada vaso agregamos colorante para diferenciar las distintas

concentraciones 7 Tomamos la disolucioacuten cuarta y la vertimos en la probeta 8 Luego vertimos la solucioacuten tres lentamente para que no se mezclen luego

adicionamos la disolucioacuten dos y por uacuteltimo la disolucioacuten uno

86 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten

Trabajo en clase Duracioacuten 60 minutos

MUESTRA O ACTIVIDAD

OBSERVACIONES Y EXPLICACIOacuteN

INDIVIDUAL

GRUPO

Representacioacuten de los 4 liacutequidos en la probeta

OBSERVACIOacuteN MACROSCOacutePICA

Liquido 1

Liquido 2

Liquido 3

Liquido 4

OBSERVACIOacuteN SIMBOacuteLICA

OBSERVACIOacuteN SUBMICROSCOacutePICA

Trabajo en casa Duracioacuten 40 minutos

1 Realice los caacutelculos y determine la concentracioacuten para cada una de las disoluciones anteriores

2 Como explica el comportamiento de las cuatro disoluciones en la probeta

3 Queacute pasariacutea si se realiza la misma experiencia con sal de cocina Justifique su respuesta

Guiacuteas didaacutecticas 87

Actividad 2 Representaciones submicroscoacutepicas

Objetivo de la actividad

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Lee el siguiente texto

ldquoInterpretacioacuten de representaciones simboacutelicas lectura ldquoDISMINUCIOacuteN DEL PUNTO DE CONGELACIOacuteN DE UNA SUSTANCIA PURArdquo Cuando coexisten las fases liacutequida y solida de una sustancia pura a una temperatura determinada ocurren dos procesos Primero las moleacuteculas de liacutequido que chocan con el soacutelido a veces son capturadas y antildeadidas a la fase solida Al mismo tiempo las moleacuteculas en la superficie del soacutelido en ocasiones son despedidas y entran en la fase liquida Hay un estado de equilibrio dinaacutemico en el que en cualquier momento el nuacutemero de moleacuteculas que dejan la superficie del solido coincide con el nuacutemero de moleacuteculas que entran al soacutelido desde la fase liacutequida No hay cambio neto incluso aunque las moleacuteculas individuales continuacuteen movieacutendose entre las fases Ahora imagine que se antildeade un soluto al liacutequido que coexiste con su fase solida En la disolucioacuten que se forma sobre la fase solida las moleacuteculas de soluto sustituyen a algunas moleacuteculas de disolvente y como consecuencia un volumen determinado de disolucioacuten contiene un nuacutemero maacutes pequentildeo de moleacuteculas de disolvente que el mismo volumen de disolvente puro La velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase liquida se reduce y ya no se iguala a la velocidad con que las moleacuteculas dejan la fase solida pura La temperatura rebajada corresponde al descenso del punto de congelacioacutenrdquo (Petrucci R (2003) p 561)

Equilibrio en el punto Equilibrio interrumpido De congelacioacuten del por la adicioacuten de soluto Disolvente al disolvente

Figura 5 - 28 Disminucioacuten del punto de congelacioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten (Petrucci R (2003) p 561)

88 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Reflexioacuten y discusioacuten Duracioacuten 60 minutos

1 Ahora que sabemos que las sustancias puras tienen propiedades diferentes a las disoluciones conteste

a De acuerdo con la anterior representacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica para el descenso del punto de congelacioacuten disentildee una explicacioacuten y representacioacuten para una disolucioacuten de agua y un soluto que explique el proceso de aumento del punto de ebullicioacuten del agua

b Es posible comparar este fenoacutemeno con el funcionamiento de una olla a presioacuten Justifique su respuesta por medio de un dibujo

Guiacuteas didaacutecticas 89

62 Recomendaciones para el docente

Las guiacuteas disentildeada para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje quiacutemico en el tema de disoluciones dirigido a los estudiantes de los cursos superiores 10 y 11 de la Institucioacuten Educativa Teacutecnico Francisco Joseacute de Caldas de Socotaacute Boyacaacute estaacute compuesta por 6 talleres compuestos cada uno de diferentes actividades de trabajo practico y reflexivo (en el aula de clase y en la casa) que desarrollen un mejor entendimiento y forma de como los estudiantes explican e interpretan los diferentes fenoacutemenos de la vida cotidiana a partir de sus conocimientos previos y formacioacuten aprendidos en las disoluciones quiacutemicas Las actividades de las guiacuteas estaacuten disentildeadas para que los profesores y estudiantes experimenten y vivan el enfoque constructivista y el trabajo colaborativo por lo que permiten el desarrollo de estas competencias en los docentes debido a que el trabajo desarrollado durante las actividades se realiza en grupo pero cada estudiante debe desarrollar y proponer su explicacioacuten de forma individual con el fin de autorregular su aprendizaje para luego concluir en grupo permitiendo una mayor claridad y precisioacuten de los contenidos y actividades didaacutecticas propuestas A continuacioacuten se muestra la estructura general de las guiacuteas para la apropiacioacuten

del lenguaje de la quiacutemica a traveacutes de las disoluciones

Taller 1 Teoriacutea corpuscular de la materia

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Observando el modelo corpuscular de la materia en el cobre

Desarrollar habilidades en el aprendizaje de la materia a partir de la elaboracioacuten de modelos que representen sus cambios de estado

Conocer y explicar el comportamiento de la materia basaacutendose en la teoriacutea corpuscular de la materia

Usar correctamente el lenguaje macroscoacutepico simboacutelico y

El entendimiento del comportamiento de la materia desde el punto de vista de la teoriacutea cineacutetica molecular para explicar tres estados de agregacioacuten de la materia permitieacutendole profundizar e interpretar el cambio en sus propiedades Actividad inicial con el fin de apropiar las diferentes representaciones usadas al momento de explicar un fenoacutemeno que generalmente no se puede observar y parte de la abstraccioacuten lo que hace necesario el uso de otro tipo de representaciones que pueden ser simboacutelicas (nomenclatura) o esquemas submicroscoacutepico (esferas) que

Realizar un modelo que represente los tres estados de agregacioacuten para el cobre Explicar en un cuadro el comportamiento del cobre basado en los aspectos expuestos en la teoriacutea cineacutetica molecular Explicar el fenoacutemeno a traveacutes de tres explicaciones

90 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

submicroscoacutepico para interpretar los fenoacutemenos quiacutemicos y fiacutesicos de la materia

permiten explicar mejor los diferentes fenoacutemenos evidenciando el aprendizaje por parte de los estudiantes acerca del tema

(macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepico)

2 Aplicando lo aprendido

Crear un modelo submicroscopico a partir de un texto sobre los estados de la materia

A partir de un texto escrito realizar una representacioacuten y explicacioacuten submicroscopico por medio modelos de partiacuteculas apoyados en los conceptos anteriormente vistos por la teoriacutea cineacutetica molecular

Presentacioacuten de modelos de partiacuteculas que expliquen el cambio de estado del agua como sustancia pura

3 Espiando los fenoacutemenos

Diferenciar por medio de la observacioacuten macroscoacutepica de fenoacutemenos el comportamiento de la sustancias en mezclas de gases

A partir de una experiencia praacutectica (macroscoacutepica) realizar una interpretacioacuten del fenoacutemeno empleando explicaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico en esta actividad el estudiante y el docente debe desarrollar unos compromisos antes del desarrollo de la actividad que le permitan al estudiante aproximarse maacutes a la verdadera representacioacuten del fenoacutemeno Por medio de la actividad el estudiante comprenderaacute que las disoluciones pueden presentarse en distintos estados en este caso fluidos gaseosos

Exposicioacuten en grupo de las explicaciones realizadas acerca del fenoacutemeno

Taller 2 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

1 Caracteriacutesticas de las disoluciones ldquomezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneasrdquo

Comprender a partir de las observaciones macroscoacutepicas el comportamiento de las diferentes mezclas

Preparar y reconocer mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

La actividad permite al estudiante entender el proceso de disolucioacuten determinando que para que se cumpla este proceso las sustancias tienen unas fuerzas intramoleculares e intermoleculares que le permiten cumplir con el proceso de disolucioacuten el tema de enlaces quiacutemicos y fuerzas de Van der Walls se debe haber explicado y aprendido previamente A partir de la practica los estudiantes pueden aprender el comportamiento de las mezclas desde un punto de vista macroscoacutepico y trataran de llevar esa informacioacuten a unas representaciones simboacutelicas y submicroscoacutepico

Explicacioacuten de una observacioacuten macroscoacutepica por medio de modelos simboacutelicos y submicroscoacutepico Sustentacioacuten de las actividades en clase y en casa a todo el grupo y el docente

Guiacuteas didaacutecticas 91

2 Interpretando el lenguaje simboacutelico

A partir del lenguaje simboacutelico explicar el proceso de solubilidad de compuestos covalentes Comprender los modelos usados en el lenguaje simboacutelico para representar procesos en disoluciones e interpretarlos a nivel macroscoacutepico y submicroscopico

Esta actividad pretende que el estudiante logre interpretar el lenguaje simboacutelico que se encuentra en la mayoriacutea de los textos de quiacutemica como el uso de estructuras se le presentaran a los estudiantes 5 tipos de disoluciones entre solutos de compuestos covalentes y agua con el fin de que ellos puedan interpretarlos y si es posible hacer sus representaciones macroscoacutepicas y submicroscoacutepica Es necesario que el estudiante maneje con claridad conceptos vistos previamente como el concepto de polaridad solubilidad compuestos ioacutenico y covalentes puentes de hidrogeno entre otros con el fin de llevar al entendimiento de que las disoluciones no solo se dependen de la similitud de las moleacuteculas sino tambieacuten de fuerzas intermoleculares que permiten formar mezclas homogeacuteneas no ideales con solubilidades intermedias

Interpretacioacuten macroscoacutepica y submicroscoacutepica a partir de una representacioacuten simboacutelica

3 Fuerzas

intermoleculares en mezclas

Representar las fuerzas intermoleculares en una disolucioacuten por medio de modelos de esferas de icopor Predecir a partir de la utilizacioacuten de las fuerzas intermoleculares en un modelo con esferas de icopor la formacioacuten de los diferentes tipos de disoluciones

La actividad permite entender que durante el proceso de formacioacuten de una disolucioacuten intervienen unas atracciones intermoleculares que mantienen juntas a las moleacuteculas Cuando una sustancia (el soluto) se disuelve en otra (el disolvente) las partiacuteculas del soluto se dispersan en el disolvente Las partiacuteculas de soluto ocupan posiciones que estaban ocupadas por moleacuteculas de disolvente La facilidad con la que una partiacutecula de soluto remplaza a una moleacutecula de disolvente depende de la fuerza relativa de tres tipos de interacciones

Interaccioacuten disolvente-disolvente

Interaccioacuten soluto-soluto

Interaccioacuten disolvente-soluto Para el manejo de la actividad es necesario que el docente realice una precisioacuten y caracteriacutesticas presentes en los tipos de interacciones que pueden presentar las sustancias como (puentes de hidrogeno dipolo-

Un Modelo con esferas de icopor y palillos que representen submicroacutescopicamente las interacciones intermoleculares en el proceso de disolucioacuten A partir de los modelos desarrollados predecir el tipo de disolucioacuten en 5 mezclas propuestas

92 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Taller 3 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Mezclas coloidales

Preparar un coloide a partir de experiencias cotidianas Comprender e interpretar un coloide y sus caracteriacutesticas Representar un coloide por medio de modelos graacuteficos

Por medio de una actividad experimental (macroscoacutepica) en la preparacioacuten de un coloide el estudiante a partir de la observacioacuten debe explicar el fenoacutemeno de una forma simboacutelica y submicroscoacutepica que permita entender el comportamiento de este tipo de mezcla como un estado intermedio entre las mezclas verdaderas homogeacuteneas y las mezclas heterogeacuteneas es necesario que el docente en su retroalimentacioacuten realizara un cuadro comparativo que establezca las caracteriacutesticas propias en cada mezcla Realizar una explicacioacuten para diferenciar una disolucioacuten de un coloide como el efecto tyndall Distinguir las dos categoriacuteas de los coloides Hidrofiacutelicos ldquoatraccioacuten por el aguardquo explicado en el comportamiento de proteiacutenas como la hemoglobina y sus interacciones con el agua a traveacutes de fuerzas ion-dipolo o puentes de hidrogeno (Ver figura 5 - 31) Los grupos hidrofiacutelicos de la superficie de una moleacutecula grande como una proteiacutena estabilizan dicha moleacutecula en agua Observe que todos estos grupos pueden formar enlaces de hidrogeno

con el agua (Chang R 2003 p 549)

Preparacioacuten de un coloide ldquomayonesardquo y a partir de la observacioacuten macroscoacutepica realizar la interpretacioacuten simboacutelica y submicroscoacutepica del fenoacutemeno Realizar las actividades en clase y en casa

dipolo ion-dipolo entre otras) El docente debe hacer referencia a las fuerzas intermoleculares o interacciones como una fuerza o intensidad de energiacutea de atraccioacuten o repulsioacuten con el propoacutesito de predecir a traveacutes del modelo de esferas de icopor la posibilidad de obtener distintas disoluciones (disoluciones ideales disoluciones no ideales endoteacutermicas disoluciones no ideales exoteacutermicas y mezclas heterogeacuteneas)

Figura 5 - 29 Interaccioacuten de la proteiacutena hemoglobina con el agua (Chang R 2003 p 549)

Guiacuteas didaacutecticas 93

Hidrofoacutebicos ldquosienten repulsioacuten por el aguardquo como la estabilizacioacuten de coloides hidrofoacutebicos por la presencia de otros grupos hidrofiacutelicos en su superficie como en la accioacuten de limpieza del jaboacuten) Ver figura 5-32 y 5-33

Taller 4 EXPERIMENTAR Y ASOCIAR

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Tipos de disoluciones

Preparar diferentes disoluciones variando sus proporciones soluto y disolvente

Conocer tres tipos de disoluciones quiacutemicas

Por medio de la experiencia macroscoacutepica en la preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones a desiguales cantidades de soluto en la preparacioacuten sin alterar la temperatura de la experiencia el estudiante debe interpretar los cambios observados macroscoacutepicamente y relacionarlos a un nivel simboacutelico y submicroscopico Es necesario repasar conceptos como la solubilidad velocidad de disolucioacuten velocidad de recristalizacioacuten equilibrio dinaacutemico entre el soluto disuelto y el soluto no disuelto

Preparacioacuten de diferentes tipos de disoluciones ldquosaturada insaturada y sobresaturadardquo Resolver las actividades propuestas para clase y casa

Taller 5 Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Conductividad en disoluciones quiacutemicas

Organizar e interpretar datos formulando explicaciones apoyaacutendose en las teoriacuteas y conceptos cientiacuteficos en estudio Caracterizar diversas soluciones presentes en el entorno seguacuten sus propiedades

Por medio de la actividad experimental planteada es posible identificar los solutos por su habilidad de conducir una corriente eleacutectrica Cuando los solutos se separan en iones son capaces de conducir la electricidad se disuelven en agua se llaman ELECTROLITOS Cuando los solutos se llaman NO ELECTROLITOS se disuelven en

Construccioacuten de circuito para prueba de conductividad de la electricidad Realizacioacuten y discusioacuten de las actividades de clase y en casa

Figura 5 - 30 a) Una moleacutecula de estearato de sodio b) Representacioacuten simplificada de la moleacutecula en donde se muestran la cabeza hidrofiacutelica y el cuerpo hidrofoacutebico (Chang R 2003 p 549)

Figura 5 - 31 Accioacuten limpiadora del jaboacuten a) Grasa sustancia insoluble en agua b) cuando se agrega jaboacuten al agua el cuerpo no polar de las moleacuteculas del jaboacuten se disuelve en la grasa c) Finalmente la grasa se elimina en forma de una emulsioacuten

(Chang R 2003 p 549)

94 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

c)

generales Estado fiacutesico Conductividad eleacutectrica

b)

c) b) c)

agua no se separan en iones y sus soluciones no conducen electricidad Por medio de las representacioacuten macroscoacutepica simboacutelica y submicroscoacutepica explicar el fenoacutemeno ELECTROLITOS FUERTES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b)Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

ELECTROLITOS DEacuteBILES

a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica primero formacioacuten de una disolucioacuten acuosa y luego la formacioacuten de algunos iones

NO ELECTROLITOS a) Representacioacuten macroscoacutepica b) Representacioacuten submicroscoacutepica c) Representacioacuten simboacutelica

a)

b)

c)

a)

a)

Figura 5 - 32 Representaciones de un electrolito fuerte que se disocia completamente cuando se disuelve en agua (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 33 Representaciones de un electrolito deacutebil que solo unas cuantas moleacuteculas disueltas se separan lo que produce un pequentildeo nuacutemero de iones en disolucioacuten cuando se disuelve en agua conducen la corriente eleacutectrica pobremente (Karen C Timberlake 2008 p 380)

Figura 5 - 34 Representaciones de solutos no electrolito que se disuelven en agua conforme las moleacuteculas no se separan en iones por lo tanto no conducen la electricidad (Karen C Timberlake 2008 p 380)

NaCl(s) Na+(ac) + Cl-(ac)

Escriba aquiacute la ecuacioacuten

HF(g) 1198672119874 HF(ac)

HF(ac)

119889119894119904119900119888119894119886119888119894 ograve119899

119903119890119888119900119898119887119894119899119886119888119894 oacute119899

H+

(ac)+F-(ac)

C12H22O11(s)

1198672119874 C12H22O11(ac)

Guiacuteas didaacutecticas 95

Taller 6 Guiacutea praacutectica sobre propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Actividades Propoacutesitos Contenidos y recomendaciones Producto

Propiedades de las disoluciones quiacutemicas

Reconocer las variables que definen las unidades de concentracioacuten

Realizar los caacutelculos necesarios para cuantificar la canti-dad de soluto o disolvente en una disolucioacuten de concentracioacuten definida

Con este experimento se observaran los distintos tipos de concentracioacuten (proporcioacuten entre soluto y disolvente) en una disolucioacuten Posteriormente defina el concepto de disoluciones quiacutemicas y expliacutequeles la diferencia entre los diferentes tipos de soluciones y los estados de la materia asociados a ellas Expliacutequeles que las soluciones de dos componentes se denominan disoluciones quiacutemicas y que dependiendo de la cantidad de soluto o fase dispersa se forman soluciones de diferente concentracioacuten si es preciso realizar un ejercicio de guiacutea para tratar de cuantificar la concentracioacuten de las disoluciones preparadas Cada alumno trae una gran cantidad de conocimientos adquiridos derivados de su entorno experiencias y cursos previos Este conocimiento representa el punto de partida que debemos considerar como base para lograr un aprendizaje significativo Para introducir la temaacutetica defina el concepto de mezcla y de ejemplos cotidianos de algunas mezclas Expliacutequeles que en la naturaleza no es comuacuten encontrar sustancias puras o aisladas En general lo que observamos a nuestro alrededor estaacute constituido por mezclas de diversas sustancias en los tres estados de la materia Por ejemplo el aire que respiramos que es una mezcla de varios gases las aleaciones metaacutelicas que empleamos para elaborar utensilios de cocina y muchos alimentos y bebidas que consumimos a diario y reuacutenen distintas sustancias dentro de su composicioacuten

Realizacioacuten de la experiencia con disoluciones de diferente concentracioacuten Realizacioacuten de una plenaria con os resultados obtenidos en la praacutectica y en la consulta de casa

96 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Genere una actitud criacutetica variando la experiencia de usar azuacutecar con sal de cocina

2 Representaciones submicroscoacutepicas

Crear una representacioacuten submicroscoacutepica a partir de un texto relacionado con el cambio en las propiedades del punto de congelacioacuten y de ebullicioacuten de las disoluciones

Durante el desarrollo de esta actividad el estudiante primero es guiado mediante un ejemplo que estaacute compuesto por una lectura ldquorepresentacioacuten simboacutelicardquo explicando las causas que generan el descenso en el punto de congelacioacuten de una disolucioacuten en comparacioacuten con una sustancia pura y su representacioacuten submicroscoacutepica se debe explicar que es un sistema que debe liberar energiacutea y la transicioacuten de un estado desordenado a un estado ordenado En esta actividad el estudiante relacionara muchos de los conceptos aprendidos previamente para explicar el proceso de ebullicioacuten en sustancias puras y disoluciones Haciendo eacutenfasis en la temperatura a la cual existe equilibrio entre su vapor presioacuten de y la presioacuten atmosfeacuterica externa Y las caracteriacutesticas de un soluto no volaacutetil que disminuya la presioacuten de vapor de una disolucioacuten afectando directamente el punto de ebullicioacuten

Una explicacioacuten y representacioacuten submicroscoacutepica sobre el proceso de ebullicioacuten de una sustancia pura y una disolucioacuten

1) De los dibujos elaborados El propoacutesito de los dibujos es investigar lo que los participantes (estudiantes) han entendido o entienden de un tema en ellos se revelan cualidades que no se pueden observar cuando se escribe o se dan ejemplos Los dibujos revelan concepciones abstractas como en el caso de cuando se les pide que dibujen a un cientiacutefico ya que muestra su concepcioacuten particular de ciencia Johnstone propuso para las ciencias naturales y para la quiacutemica en particular los

niveles macroscoacutepicos submicroscoacutepico y simboacutelico de pensamiento

relacionados en el triaacutengulo que se muestra en la figura 3 (Galagovsky 2003 p

109)

Figura 5 - 35 Representacioacuten submicroscoacutepica para una sustancia pura y una disolucioacuten (recuperado de httpwwwquimicayalgomascomquimica-generalpropiedades-coligativas-quimicapropiedades-coligativas)

Guiacuteas didaacutecticas 97

Figura 5 - 36 Niveles representacionales en quiacutemica (seguacuten Johnstone 1982

citado en Galagovsky 2003 p109)

El nivel macroscoacutepico corresponde a las representaciones mentales adquiridas

a partir de la experiencia sensorial directa (Galagovsky 2003 p 109)

Ejemplo de una representacioacuten macroscoacutepica

El

nivel submicroscoacutepico seguacuten Johnstone hace referencia a las

representaciones abstractas modelos que tiene en su mente un experto en

quiacutemica asociados a esquemas de partiacuteculas como ejemplos de este nivel estaacuten

las imaacutegenes de ldquoesferitasrdquo que solemos utilizar para describir el estado soacutelido de

una sustancia pura o sus cambios de estado o sus transformaciones quiacutemicas

lo anterior corresponde con una representacioacuten mental de lo que sucede seguacuten el

modelo particulado de la materia (Galagovsky 2003 p 110)

Ejemplo de una representacioacuten submicroscoacutepica

Lenguaje Graacutefico en quiacutemica

Seguacuten Barthes el lenguaje visual y el lenguaje graacutefico (nivel submicroscopico)

tienen en comuacuten que su representacioacuten externa estaacute constituida por imaacutegenes

De esta forma propuso para el lenguaje graacutefico la existencia de ldquoiconemasrdquo e

ldquoiacuteconosrdquo Un iconema es el homoacutelogo graacutefico del monema Un iacutecono es el

homoacutelogo graacutefico de la palabra estaacute formado por un conjunto de iconemas y

tiene un mensaje Un dibujo es una composicioacuten de uno o maacutes iacuteconos podriacuteamos

decir que es una ldquooracioacuten icoacutenicardquo en correspondencia con el concepto de

oracioacuten como formato sintaacutectico para el lenguaje verbal

98 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

En la figura 5 ndash 39 se muestra una oracioacuten icoacutenica en Quiacutemica es un dibujo

complejo una ldquorepresentacioacuten graacutefica concretardquo (Galagovsky y Aduacuteriz Bravo

2001) constituida por uno o maacutes iacuteconos quiacutemicos

Figura 5 - 37 Adaptacioacuten de los teacuterminos iconema e iacutecono del lenguaje graacutefico al los

conceptos de iconemas quiacutemicos (a) iacuteconos quiacutemicos (b) lenguaje graacutefico de la Quiacutemica

(Galagovsky2009 p 966)

La figura 5 - 40 muestra ejemplos de estas tres categoriacuteas del lenguaje graacutefico en Quiacutemica (a) iconemas quiacutemicos (b) cuatro iacuteconos quiacutemicos diferentes (un catioacuten una moleacutecula polarizada un movimiento browniano y un nuacutecleo benceacutenico) (c) dos oraciones icoacutenicas (la estructura molecular de un cristal de hielo y la estructura de una membrana plasmaacutetica) Figura 5 - 38 Discriminacioacuten de iconemas quiacutemicos iacuteconos quiacutemicos y oracioacuten

icoacutenica dentro del lenguaje graacutefico de la Quiacutemica (Galagovsky2009 p 967)

El tercer nivel el simboacutelico involucrariacutea formas de expresar conceptos

quiacutemicos mediante foacutermulas ecuaciones quiacutemicas expresiones matemaacuteticas

graacuteficos definiciones etc (Galagovsky 2003 p 110) Ejemplo de una

representacioacuten simboacutelica en quiacutemica

7 Conclusiones y recomendaciones

71 Conclusiones

La realizacioacuten de este trabajo en su etapa inicial permitioacute entender como los aportes maacutes

importantes en ciencias se fueron estableciendo por medio de la observacioacuten en muchos

casos con interpretaciones erroacuteneas que poco a poco fueron explicando los fenoacutemenos y

el comportamiento de las sustancias

En la revisioacuten histoacuterica ndash epistemoloacutegica de las disoluciones quiacutemicas se evidencia la

necesidad de disentildear modelos y teoriacuteas a representaciones abstractas haciendo uso de

interpretaciones moleculares y siacutembolos que permitieran explicar con mayor claridad el

comportamiento de los fenoacutemenos de la vida cotidiana

El entender como las diferentes representaciones usadas en quiacutemica para explicar un

fenoacutemeno es un factor que genera confusioacuten ya que el manejo de siacutembolos formulas

graacuteficos definiciones o modelos dependen de la destreza profundidad en el

conocimiento y aprendizaje de la quiacutemica herramientas que le permiten a cada

estudiante realizar representaciones y explicaciones distintas

El disentildeo de las guiacuteas para el desarrollo del tema de disoluciones quiacutemicas permitiraacute al

estudiante interpretar diferentes fenoacutemenos haciendo uso de los tres niveles

representacionales propuestos por Johnstone ldquomacroscoacutepico simboacutelico y

submicroscoacutepicordquo desarrollando en cada estudiante una mejor capacidad de

interpretacioacuten y representacioacuten de fenoacutemenos

100 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

Aunque existen varios manuales o guiacuteas sobre el tema de disoluciones El trabajo tiene la

intencioacuten de propuesta de guiacuteas didaacutecticas ya que no se hace una comprobacioacuten del

efecto de las guiacuteas en el proceso de ensentildeanza con el fin de generar unos resultados de

aplicacioacuten en este trabajo Para cumplir con esa etapa del trabajo es necesario disponer

de maacutes tiempo comprobacioacuten que se generaraacute en el transcurso de mi desempentildeo

laboral Dado que el trabajo final de maestriacutea tiene una duracioacuten de un semestre el

escrito que se realiza es con caraacutecter de presentacioacuten de disentildeo de estrategias

didaacutecticas

72 Recomendaciones

Durante la implementacioacuten de las guiacuteas es necesario que se desarrollen los

ldquocompromisos antes de la actividadrdquo propuestos en las guiacuteas con el fin de mejorar la

comprensioacuten y alcanzar los objetivos establecidos en cada una de ellas

Implementar las guiacuteas propuestas en el desarrollo del tema de disoluciones para que sea

utilizado como un referente en el disentildeo de nuevas herramientas en los diferentes temas

de la quiacutemica buscando mejorar el aprendizaje de las ciencias en los educandos

A Anexo Prueba diagnoacutestica sobre disoluciones quiacutemicas

PRUEBA DIAGNOacuteSTICA SOBRE DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Conocimientos previos

NOTA Considerando que los alumnos y alumnas en cursos anteriores de nivel baacutesico

estudiaron la distincioacuten entre mezclas y sustancias puras en soacutelidos liacutequidos y gaseosos

sobre la base de los materiales que los constituyen y las propiedades que los caracte-

rizan (por ejemplo la densidad y la aplicacioacuten de procedimientos cotidianos de

separacioacuten de mezclas como la decantacioacuten filtracioacuten tamizado y destilacioacuten)

abordaremos el anaacutelisis teoacuterico de las disoluciones quiacutemicas A partir de diferentes tipos

de preguntas

1 DIAGNOSTICO KPSI

Para cada una de las siguientes aseveraciones indique con mucha honestidad cuaacutel es

su grado de conocimiento que tiene sobre el tema basaacutendose en las siguientes

categoriacuteas

CATEGORIacuteA TIPO

1 No lo seacute No lo comprendo

2 Lo conozco un poco

3 Lo comprendo parcialmente

4 Lo comprendo bien

5 Lo puedo explicar a un compantildeero

102 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

I CARACTERIacuteSTICAS DE LAS DISOLUCIONES

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

- Distinguir en materiales y objetos cotidianos la existencia de sustancias puras mezclas homogeacuteneas y heterogeacuteneas

- Comprender el concepto de disolucioacuten quiacutemica y su proceso de formacioacuten

- Clasificar las disoluciones seguacuten el estado fiacutesico de sus constituyentes la proporcioacuten de sus componentes y la conductividad eleacutectrica que presentan

IISOLUBILIDAD EN DISOLUCIONES QUIacuteMICAS

Tema Categoriacutea

1 2 3 4 5

Comprender el fenoacutemeno de la solubilidad en las disoluciones

Reconocer los factores que afectan la solubilidad de las sustancias en las disoluciones

Describir algunos meacutetodos de separacioacuten de los componentes de una mezcla

2 PRE TEST DE CONOCIMIENTOS

Sentildeale con un X la respuesta que considere correcta

1 Un elemento es

a Es aquella sustancia que no puede descomponerse en otras maacutes simples por meacutetodos

quiacutemicos ordinarios

b Es aquella parte de la materia de composicioacuten y propiedades fijas

c Es aquella sustancia formada por uno o varios aacutetomos iguales

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

Anexos 103

2 Un compuesto es

a Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

cuyas propiedades son diferentes a las de sus componentes

b La sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos

c Una sustancia formada por la unioacuten quiacutemica de varios elementos en proporciones fijas

tal que conserva las propiedades de sus componentes

d Una sustancia que se obtiene por la unioacuten fiacutesica de varios elementos en proporciones

fijas cuyas propiedades son diferentes a las de los elementos que lo componen

3 Una sustancia pura puede definirse como

a Cualquier sistema material formado por un solo elemento

b Solo son sustancias puras aquellas que estaacuten formadas exclusivamente por aacutetomos

c Cualquier sistema material que tenga un solo componente

d Cualquier fase de composicioacuten y propiedades ideacutenticas para toda ella que pueda existir

en un sistema homogeacuteneo

4 La materia puede definirse como

a Todo aquello que tiene masa y ocupa espacio

b Todo aquello que tiene peso y masa

c Todo aquello que ocupa espacio

d Todo aquello que tiene volumen y ocupa espacio

5 Sentildeale la definicioacuten de moleacutecula que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia tal que conserve sus

propiedades

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un compuesto por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios y que conserve sus propiedades

d La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos o

quiacutemicos ordinarios y que conserve sus propiedades

6 Cuando en tu casa tu mamaacute prepara algunos alimentos en la olla a presioacuten y despueacutes

de un tiempo empieza a salir un gas al interior de la olla a este gas lo afectan

a La presioacuten y la temperatura

b La temperatura

c La presioacuten

d El volumen y temperatura

7 Cuando en tu casa preparan jugos refrescos coladas estas mezclas se pueden definir

como

a Homogeacutenea

b Heterogeacutenea

c Homogeacutenea y heterogeacutenea

d Disolucioacuten

104 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

8 Cuando se realiza cafeacute en tu casa y le agregan cafeacute y azuacutecar al agua que ocurre

a Desaparecen

b Se mezclan

c Se diluyen

d Se adhieren

9 Indicar cuaacutel de las siguientes afirmaciones es cierta

a En una mezcla los componentes entran en proporciones fijas y conservan sus

propiedades

b Los sistemas homogeacuteneos tienen en todas sus fases ideacutenticas propiedades fiacutesicas y

quiacutemicas

c En una disolucioacuten solamente puede existir una fase

d En cualquier sistema heterogeacuteneo como maacuteximo pueden existir tres fases a saber

soacutelida liacutequida y gaseosa

10 En cada proposicioacuten se ha hecho coincidir un producto con una caracteriacutestica sentildeale

la secuencia que considere correcta

a Sulfato de cobre mezcla heterogeacutenea de azufre y cobre

b Agua destilada Elemento puro

c Cobre sustancia pura

d Aire compuesto formado por la combinacioacuten de nitroacutegeno y oxiacutegeno

11 Clasificar si los siguientes productos con sustancia pura o mezcla (Identique el soluto

y el solvente)

PRODUCTOS SUSTANCIA PURA MEZCLA

Soluto Solvente

LIMPIADORES

SAL DE MESA

MONEDAS

AGUA MINERAL

AZUacuteCAR

AIRE

GASEOSA

BRONCE

LECHE

TAZA CON CAFEacute

Anexos 105

12 Cuaacutel de las siguientes graacuteficas representa mejor los estados de la materia

a b c

Imaacutegenes cambios de estado recuperadas el 15 de octubre de

httpssitesgooglecomsiteepasanturtzilamateriaaaab

13 Sentildeale la definicioacuten de aacutetomo que crea maacutes correcta

a La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse la materia

b La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos fiacutesicos

ordinarios

c La parte maacutes pequentildea en que puede dividirse un elemento por meacutetodos quiacutemicos

ordinarios

d La unidad elemental de una sustancia que puede intervenir en cualquier proceso

quiacutemico

14 Se entiende por mol

a La cantidad de moleacuteculas de cualquier gas existente en 224 litros del mismo

b El cociente que se obtiene al dividir los gramos de una sustancia por la masa

molecular de la misma

c La cantidad de aacutetomos de oxiacutegeno existentes en 32 gramos del mismo

d Los gramos a los que equivalen 60231023 aacutetomos o moleacuteculas de un elemento o

compuesto cualesquiera respectivamente

15 Una disolucioacuten puede definirse como

a Un sistema material formado por dos componentes soluto y disolvente

b Un sistema material que se obtiene al diluir en agua un soluto soluble en ella

c Una mezcla homogeacutenea de varios componentes

d Un sistema material formado por la unioacuten quiacutemica de varias sustancias que entran en

proporciones variables

106 Disentildeo de una estrategia didaacutectica para mejorar la apropiacioacuten del lenguaje

de la quiacutemica a traveacutes del tema disoluciones

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