Consideración sobre algunos errores conceptuales en el aprendizaje de la Química en el Bachillerato

CONSIDERACIONES SOBRE ALGUNOS ERRORES CONCEPTUALES EN EL APRENDIZAJE DE LA QUIMICA EN EL BACHILLERATO CAMANO, A., MAYOS, C., MAESTRE, C. y VENTURA, T. del CRUP RECERCA Comunicación p esen ada en las P ime as Jo nadas de In es igación Didác ica de la Física y la Química. Valencia 1982. SUMMARY Some mis akes equen ly ound in he lea ning p ocess o Chemis y in seconda y schools a e deal h wi h. Speci ically: - he di icul y in making he di e ence be ween mixed and compound subs ance. - he di icul y in easoning he discon inuous na u e o ma e , - he associa ions a om-elemen and molecule-compound, - he non comp enhension o he m01 concep , e c ... Some sugges ed solu ions a e also ipcluded. INTRODUCCION El obje i o de es e a ículo es p esen a una se ie de conside aciones sob e algunos e o es que se dan ecuen emen e en el ap endizaje de la quí- mica en el bachille a o, que c eemos son conse- cuencia de la u ilización de una didác ica ajena a la me odología cien í ica y a la e olución his ó ica de los concep os. Los ejemplos que se apo an co esponden a las p opues as didác icas con enidas en el P oyec o Fa aday del G up Rece ca (1980.82) y son u o de la expe iencia ob enida a lo la go de cua o años de su u ilización. LA DIFICULTAD DE DIFERENCIAR ENTRE MEZCLA Y COMPUESTO QUIMICO Muchos alumnos no dis inguen cla amen e las mezclas de los compues os, pues o que en ambos casos in e ienen a ios componen es. El o igen de es e e o c eemos que p o iene de los hechos siguien es: - No se ha llegado a adqui i los concep os ope- acionales de mezcla, sus ancia pu a, elemen o y compues o, que pe mi an dis ingui en e la sepa- ación de los componen es de una mezcla y la se- pa ación de los elemen os de un compues o (descomposición). - Se han in oducido de onna p ecipi ada las de- iniciones concep uales que p opo ciona la eo ía a ómica. Una p ime a de inición de compues o como aquella sus ancia cons i uida po á omos dis- in os puede aplica se ambién a las mezclas. El p oblema de dis inción esul a en onces insoluble si no se in oduce a la ez el concep o de enlace químico, lo quie complica ía oda ía más la si uación. Nues a p opues a es la u ilización expe imen al de mé odos de sepa ación isicos, ales como la des ilación, la c is alización, la sublimación, e c., que pe mi a a los alumnos llega a los concep os ope acionales de: mezcla y sus ancia pu a, del mismo modo que el calen amien o ené gico y la elec ólisis penni e dis ingui , pos e io men e, en- e sus ancias pu as simples (elemen os) y com- pues as (compues os). La dis inción en e mezclas y compues os se puede ealiza e i el ma co ope acional ci ado a a és del conjun o de los siguien es hechos: - Un compues o es una sus ancia pu a y como al su empe a u a de usión y de ebullición se man- iene cons an e, cosa que no ocu e en una mezcla o disolución (debido a que en el cambio de es ado a ía su composición). ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS OTROS TRABAJOS - En una mezcla las p opiedades dependen de las can idades de los componen es que cons i uyen la misma. En un compues o las p opiedades son ijas. - Se necesi an condiciones más d ás icas cuando se a a de sepa a los elemen os de un compues o que en el caso de sepa a los componen es de una mezcla. - En los compues os las can idades de los ele- men os que se combinan gua dan siemp e la misma elación. LA NECESIDAD DE JUSTIFICAR LA NATU- RALEZA DISCONTINUA DE LA MATERIA En el desa ollo de una eona de la ma e ia que explique sus p opiedades y las di e encias obse a- das en e mezclas, compues os y elemen os, nos encon a nos que exis e ya en los alumnos una acep ación p e ia acn ica de su ca ác e discon i- nuo. Es amos pues an e un caso, en el que no hay que deniba un concep o p e io e óneo sino un- damen a cn icamen e al concep o. Una solución al p oblema es p esen a la hipó esis de la con inuidad de la ma e ia como plausible pa a que de es e modo la p egun a: ¿po qué c ee- mos en la exis encia de los á omos?, adquie a odo su signi icado. Apa ece en onces la cues ión de alo a qué pnie- bas son ealmen e ele an es espec o al ca ác e discon inuo de la ma ena, cuáles lo sugie en con una cie a p obabilidad y cuáles en ealidad no apo an e idencia alguna, a pesa de se ecuen e- men e ci adas (W igh 1981). En e las p ime as cabe e e i se a la di usión de los gases y de los sólidos en líquidos y a las leyes de las p opo cio- nes de inidas y de las p opo ciones múl iples; en- e las segundas, al c ecimien o de los c is ales y la e apo ación; y en e las úl imas, a la con ac- ción de olumen al mezcla dos líquidos y la pe - sis encia del colo al dilui una disolución colo eada. ATOMO-ELEMENTO Y MOLECULA- COMPUESTO: UNA ASOCIACION CONCEP- TUAL QUE DEBE EYITARSE Un p oblema que se plan ea en una ap oximación his ó ica a la idea de á omo y molécula a a és de la eona a ómica de Dal on, es la de asocia , al como ocum'a en la época de Dal on, los concep os de á omo con elemen o. y de molécula con com- pues o. El alumno es inducido, de es a o ma, a pensa que un elemen o es á o mado siemp e po á omos (de ahí la esis encia pos e io a asimila que gases como el hid ógeno son molecula es) y que un compues o es á o mado siemp e po molé- culas (de ahí el e o de oma el NaCl y el Si02 como moleculai es). La solución de! es e p oblema equie e: - La in oducción del concep o de es uc u a gi- gan e a la ez que el de molécula (Nu ield 1972). Se en iende po es uc u a gigan e un conjun o inin e umpido de á omos de la misma o di e en e clase, combinados en e sí de o ma que no pue- den di e encia se unidades disc e as. La es uc u a gigan e es pues un concep o globalizado de los sólidos me álicos, iónicos y e icula es y puede se u ilizado p e iamen e a la clasi icación de los sólidos. - Una ap oximación al concep o de ó mula quí- mica que deje bien cla o que el conocimien o de una ó mula (empí ica) no implica conocimien o al- guno sob e la es uc u a de la sus ancia. SOBRE EL CONCEPTO DE MOL Mucha es la li e a u a esc i a sob e las di icul ades que en aña la comp ensión del concep o de mol y las en ajas e incon enien es de sus di e en es o - mas de p esen ación. La de inición de m01 como can idad de sus ancia que con iene 6,02 x lW3 en idades especí icas (á o- mos, moléculas, e c.) siendo e iden emen e cla a y concisa, deja 'la incógni a del núme o 6,02 x lW3. Si el m01 es simplemen e la «docena» del químico pa a con a las unidades ma e iales que o man una po ción de ma ena, en onces cabe p egun a se ¿po que no habe escogido, po ejemplo, lW3? Un en oque qiue in en e da espues a a es a di i- cul ad debe pa i del o igen his ó ico del concep o de mol, haciendo e el p oblema al cual espon- día: dispone de can idades de di e en es sus an- cias que con u ie an el mismo núme o de á omos o moléculas. Ida solución ue oma can idades en g amos iguales a las masas a ómicas ela i as. El p oblema de es e en oque es en onces el que el alumno asocie el concep o de mol al de masa mo- la . Po ejemplo, asocie 12 g de ca bono con 1 m01 de á omos de ca bono y no con la masa de 1 m01 de á omos de ca bono. Una in oducción del m01 que sal e al máximo es e posible e o concep ual y po o o lado expli- que el alo numé ico de la cons an e de A oga- d o, apa en emen e a bi a ia, pensamoh equie e ENSE~~ANZA DE LAS CIENCIAS OTROS TRABAJOS la u ilización consecu i a de ambas ap oximacio- nes: in oducción his ó ica del m01 y, a con inua- ción, su de inición ac ual en el SI. POR UNA UTLLIZACION DE UN LENGUAJE QUIMICO QUE NO IMPLIQUE ERRORES CONCEPTUALES En los úl imos años se ha des acado el papel im- po an e que juega el lenguaje en la enseñanza de las ciencias, no únicamen e como medio de comu- nicación de las ideas, sino como una mane a de in- e p e a y da sen ido a las expe iencias. Pode- mos deci que en cie a o ma «comp ende una eona es ap ende un lenguaje*. En es e sen ido la u ilización de la nomencla u a ecomendada po la IUPAC pa a designa las mag- ni udes químicas, no solo e i a ambigüedades sino que pe mi e en muchos casos p ecisa el signi i- cado concep ual de és as (Caamaño 1982). Ci emos algunos ejemplos e e idos a magni udes molecu- la es: - La o ma co ec a de exp esa la can idad de sus ancia e i a la con usión concep ual que se ge- ne aba al designa como á omo-g amo a un m01 de moléculas. - Las nomencla u as y símbolos di e enciados pa a la masa a lómica o molecula ela i a, la masa a ómica y la míasa mola a o ece la dis inción en- e es as magni udes. - Las ac uales; denominaciones de cons an e de A ogad o y cons an e de Fa aday e i an con undi es as magni udes con un núme o pu o y con una unidad de elec icidad, espec i amen e. Sin emba go, a pesa del es ue zo de u iliza un lenguaje p eciso, el signi icado de algunos concep- os en el lenguaje comen e nos induce a eces a con usión. Po ejemplo, la palab a can idad emi e sin desea lo a en ende masa, cuando en el len- guaje químico signi ica can idad de sus ancia. La solución habi ual de e e imos a es a magni ud como núme o de moles ampoco es sa is ac o ia pues o que la can idad de sus ancia es una magni- ud isica con dimensiones y no un núme o. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS GRUP RECERCA. 1!480-82. P oyec o Fa ada (1. Química NUFFIELD, 1972, Quúnica. Manuel Pa a p o eso es, cap. 4. pa a el bachille a o) Guía gene al, Unidades idác icas (guía Re e é. del alumno Y del p o eso ), ICE de la Uni e sidad Au b C~o, 1982, Las nue as en la exp esión noma de Ba celona: Bella ena, Ba celona. y nomencla u a de las magni udes isicas y químicas y de WRIGHT, P.G., 1981, E idence and non-e idence o he exis- sus unidades, Jo niadas de Didác ica de la Física y Química, ence o a oms and molecules, Educa ion in Chemis y, 18, ICE de la Uni eniidad de Valencia, 1982. 3, p. 74.