OTROS
TRABAJOS
IMPORTANCIA DE LA QUÍMICA DESCRIPTIVA
EN LA
ENSENANZA
DE LA QUIMICA.
PROPUESTA DE UN MODELO
PARA SU APRENDIZAJE
QUILEZ
PARDO,
J.(')
y
LLOPIS
CASTELLÓ,
R.(^)
(1)
Ex . Ins i u de Ba xille a . Bocai en (Valencia).
(2)
EUITA. Valencia.
SUMMARY
This pape ies o es ablish a me hodology o eaching Desc ip i e Chemis y by applying basic P inciples and he social
dimension o Chemis y in a s imula ing way. The selec ion o ammonia o his pu pose is based on hese assump ions.
En el p oceso enseñanzaJap endizaje de cualquie disci-
plina cien í ica, la aplicación de los p incipios básicos a
p oblemas conc e os y p óximos puede mejo a la es a-
egia didác ica del docen e y e o za el ap endizaje de
los alumnos.
Los p og amas de Química de BUP y COU es án dedica-
dos, p incipalmen e, a p esen a los p incipios básicos
de Química (es equiome ía, es uc u a a ómica y pe io-
dicidad, enlace químico, e moquímica, equilib io quí-
mico, ciné ica, unciones o gánicas). La di icul ad de
es ablece las elaciones exis en es en e es os p incipios
básicos (concep os, leyes y eo ías), se debe, en g an
medida, a que la aplicación p ác ica que se da a los
mismos es gene almen e nula.
La inclusión de capí ulos dedicados a la Química Des-
c ip i a es limi ada en el cu ículo de Química de BUP
y COU, aunque exis en en el p og ama de es e úl imo
ni el unos capí ulos que conside amos de un pa icula
in e és. Sin emba go, es os emas son abo dados no -
malmen e desde un pun o de is a memo ís ico, an o en
su es udio como en su e aluación, haciendo que muchos
p o eso es y la mayo ía de los alumnos conside en es os
capí ulos á idos y abu idos. Todo ello hace que an e
es os emas exis a una ac i ud bas an e nega i a, siendo
ele ado el núme o de p o eso es de ac o es, que consi-
de an que es os capí ulos debe ían elimina se del p og ama
de Química de COU, ya que, además de abu i a los
alumnos, no exis e iempo pa a abo da los.
EL AMONIACO. UN MODELO PARA LA
ENSENANZA DE LA QUIMICA DESCRIPTIVA
A lo la go de la his o ia de la Humanidad, la Química ha
jugado un papel undamen al en el desa ollo de nues a
ci ilización. Los p o eso es debemos hace no a a nues-
os alumnos la impo ancia de la Química en nues a
ida dia ia (Paoloni 198 1).
Es a in e conexión en e Ciencia y Sociedad es igno ada
po los es udian es, los cuales no son capaces de aplica
a su ida dia ia el conocimien o cien í ico que es án
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS, 1990,8
(3),
282-286
OTROS TRABAJOS
adqui iendo en su ap endizaje (Yankwich 1984). Es o es
debido al hecho de que las elaciones cien í ico-sociales
no son con empladas en los ex os usuales de Química
Gene al y su inclusión en los p og amas ha p o ocado
con o e sias (Fensham 1976). Pe o, como señala Gil
(1985), la cues ión es á en ecupe a es os aspec os
his ó icos, de in e acción cienciaJsociedad y ompe con
una adición que con éxi o ha conseguido con e i la
enseñanza de la Química (y de las ciencias, en gene al)
en pu a ansmisión dogmá ica de conocimien os. La
discusión del papel social de la ciencia puede con ibui
a de ol e al ap endizaje de la Química la i alidad que
el p opio desa ollo cien í ico iene.
Po o o lado, un g an núme o de a ículos que conside-
an la enseñanza de la Química Desc ip i a, han sido
publicados en los úl imos años (Jou nal o Chemical
Educa ion, 1980-87), plasmándose en odos ellos como
idea básica el excesi o én asis pues o sob e los p inci-
pios eó icos, menosp eciando con ello el conocimien o
e in e p e ación de impo an es eacciones y p ocesos.
Teniendo en cuen a la discusión an e io , pensamos que
odo es udian e que inalice con éxi o la Química de
COU, además de domina los p incipios básicos ap en-
didos, debe se capaz de:
a) Aplica esos p incipios químicos al es udio de las
p opiedades y eacciones de los elemen os y compues os
más impo an es.
b) T ans e i es e conocimien o a los p ocesos químicos
que de o ma di ec a o indi ec a ienen in luencia en su
ida dia ia.
c) Conoce que la aplicación del conocimien o cien í ico
ocasiona en ajas e incon enien es a la sociedad, de
mane a que an e una in o mación que p oceda de su
en o no, enga una mínima capacidad de c í ica.
Con el in de es ablece elaciones en e los p incipios
básicos de Química, hace e a los es udian es el papel
jugado po la Química en la sociedad mode na, despe a
su a ención hacia p opiedades y p ocesos químicos de su
ida dia ia, in en ando ompe la ba e a exis en e en e
lo que se enseña en el aula y el mundo eal (Ca e 1982,
Yage y Penick 1984) e inc emen a , en de ini i a, su
in e és hacia el es udio de la Química, decidimos in es-
iga nue os mé odos de in oducción de la Química
Desc ip i a, in en ando que la nue a ap oximación se
ealizase de una o ma es imulan e.
La selección del amoniaco y sus de i ados pa a es e
abajo se basa en el conjun o de conside aciones ex-
pues as an e io men e, ya que pe mi e la p esen ación de
un modelo pa a la enseñanza de la Química Desc ip i a
de o ma que pueden aplica se los p incipios básicos,
p e iamen e ap endidos de o ma eó ica y, al mismo
iempo, p opo ciona un ema con e iden es e ec os en la
sociedad. La impo ancia que ha enido su sín esis pa a
nues o mundo, el es udio de los ac o es químicos que
condicionan su ob ención, sus pa icula es p opiedades
ísicas y su e sa ilidad química, que hace que exis a una
g an can idad de p oduc os indus iales de i ados, pe -
mi e que el es udio del amoniaco sea un ema especial-
men e a ac i o.
FUNDAMENTOS DE LA
METODOLOGIA
EMPLEADA
El p oblema que señala Gil (1985) de al a de mo i ación
de los alumnos de ciencias y de muchos p o eso es
encuen a, como ya se ha señalado, especial ele ancia
en el caso de la Química Desc ip i a. Compa imos la
idea de que una posible ía de solución al p oblema
con empla la implicación en a eas abie as, de in es i-
gación, po enciando los deba es y la pues a en común,
así como los aspec os ya señalados de conside ación del
desa ollo his ó ico de la ciencia, discusión del papel
social de la ciencia, e c.
El modelo que a con inuación p esen amos consis e
undamen almen e en un p og ama-guía (Gil y Ma í-
nez-Toneg osa 1987), donde las ac i idades han sido
cuidadosamen e seleccionadas y e isadas (D i e y
Oldham 1986), o mulándose la mayo ía de ellas con
mo i o de la p oyección de un conjun o de anspa en-
cias exp esamen e con eccionadas pa a es e in (Quílez
y Llopis 1985). Es as láminas pa a e op oyec o jue-
gan un papel undamen al en el desa ollo de la clase.
Cada una de las mismas suele ayuda a esol e las
ac i idades plan eadas o bien p o ocan elemen os pa a
el deba e, in en ando ija la a ención del alumno en los
aspec os más ele an es. En cualquie caso, las ac i idades
p opues as p e enden se un mo o de una me odología
de descub imien o di igido.
Impo ancia
del
ni ógeno
Se ealiza una p ime a se ie de ac i idades de sensibili-
zación/mo i ación al ema. Todas ellas gi an en o no a
la impo ancia del ni ógeno en nues as idas, empe-
zando a explici a se las ideas que poseen los alumnos.
Una ez econocida po los alumnos la impo ancia del
ni ógeno en sus idas se plan ea el hilo conduc o que a
a desa olla odo el ema que es sabe si esos compues-
os se encuen an di ec amen e en la Na u aleza y en
can idad su icien e o si el homb e debe inc emen a las
can idades de los compues os ni ogenados na u ales y
ob ene nue os p oduc os de i ados del ni ógeno pa a
sa is ace sus necesidades (A ena 1986). En es e segundo
caso se á necesa io p ocede a un es udio del mejo
p ocedimien o pa a su ob ención y de sus p opiedades.
Análisis his ó ico
de
la
ijación
del
ni ógeno
Sendas anspa encias hacen de hilo conduc o del aná-
lisis his ó ico que hace necesa ia la sín esis de una
ENSEÑANZA DE LAS CIENCIAS,
1990,8
(3)
OTROS TRABAJOS
sus ancia con g an e sa ilidad química, median e un
p oceso asequible, de mane a que se inc emen e el ni ó-
geno ijo p o enien e de la Na u aleza pa a sa is ace las
necesidades del homb e. En es e sen ido, a sendos g u-
pos de alumnos se les ha enca gado p e iamen e una
e isión bibliog á ica de los siguien es pun os: e ili-
zan es, explosi os, colo an es, sul amidas, ib as sin é-
icas y análisis de la población mundial. Una b e e
exposición de cada uno de los g upos ayuda a comen a
cada una de la anspa encias, e lexionando ace ca de
las en ajas e incon enien es que puede o igina el
homb e en la aplicación del conocimien o cien í ico.
La di icul ad de ijación del ni ógeno se pone de mani ies-
o al ealiza un análisis his ó ico de los dis in os p ocesos
ideados pa a al in (ciclo na u al, cianamida de calcio,
oxidación en a co eléc ico). La ob ención y eac i idad de
las posibles ma e ias p imas y ac o es an o económicos
como écnicos pe mi en comp ende la elección de la
sín esis di ec a del amoniaco median e el p oceso Habe -
Bosch. En es e pun o debe hace se hincapié en que uno de
los aspec os cla e es el papel de la ca álisis, ya que la
eacción de sín esis del amoniaco a pa i del ni ógeno y el
hid ógeno e a ya conocida an e io men e al p oceso Habe -
Bosch, pe o el hecho de que debía ealiza se a más de
1000
T
hacía que no uese come cialmen e a ac i a.
Análisis e modinámico
y
ciné ico de la sín esis del
amoniaco
Del análisis de la ecuación e moquímica de ob ención
del amoniaco se p opone a los alumnos la p edicción, de
una o ma cuali a i a, de las condiciones más adecuadas
de p esión y empe a u a pa a su sín esis. Es a ac i idad
esul a se una aplicación di ec a a un caso p ác ico del
p incipio de Le Cha elie . Sendas anspa encias donde
se mues a la a iación de la cons an e de equilib io con
la empe a u a y la a iación del endimien o de amonia-
co
(%
Volumen) en unción de la empe a u a y la
p esión apoyan las p edicciones ealizadas p e iamen e.
Sin emba go, una ez pa ece el p oblema esuel o se
plan ea la di icul ad que supond ía el ealiza la sín esis
del amoniaco a empe a u as bajas, ya que del análisis
del ac o ciné ico se deduce que la eacción sólo se á lo
su icien emen e ápida si se ealiza a una empe a u a
mode adamen e ele ada. La discusión que se plan ea
desemboca inalmen e hacia las condiciones más ade-
cuadas de ob ención del amoniaco (p esión, empe a u-
a, ca alizado -ene gía de ac i ación). Po úl imo, los
alumnos abajan con un p og ama de o denado , simu-
lado de la sín esis del amoniaco (Quílez 1988) que es
una adap ación del p opues o po Bayless (1976).
A
pesa de las simpli icaciones que ealiza es a simulación
( eacción de o den ce o, e c.), conside amos adecuada
su u ilización .a es e ni el ya que pe mi e a los alumnos
decidi las condiciones más adecuadas de ~ esión
de
los alumnos el diseño de sendos mé odos de ob ención
de ni ógeno y de hid ógeno pu os. Muchos de ellos
ápidamen e p oponen al ai e como ma e ia p ima de
ni ógeno, aunque la des ilación del ai e líquido como
p ocedimien o
y
su ge de o ma an inmedia a. En es e
sen ido puede se in e esan e la exposición po pa e del
p o eso del mé odo de Linde. Po o o lado, los únicos
mé odos que p oponen los alumnos pa a la ob ención del
hid ógeno son la eacción de un me al con un ácido como
el clo híd ico y la elec olisis del agua. El p o eso
cues iona, a con inuación, si los ci ados mé odos se án
adecuados pa a la indus ia. Po úl imo, el p o eso
expone los es mé odos más usuales de ob ención indus-
ial del hid ógeno (gas de agua, na as-gas na u al,
elec olisis del agua) y p opone a con inuación que
ealicen un esumen de los mismos, explicando, en
unción del endimien o
y
la economía, qué mé odo se á
el elegido con p e e encia.
Di icul ades écnicas de ob ención del amoniaco
Una anspa encia que mues a el diag ama de ob ención
del amoniaco de un p oceso indus ial eal puede ayuda
a comp ende las di icul ades écnicas que supone es e
p oceso (desul u ación, ob ención del hid ógeno, elimi-
nación del C02, ob ención del gas de sín esis pu o,
análisis del eac o , e c.), ema cando el hecho de que
abaja a p esiones y empe a u as an ele adas enca e-
ce el p oceso po el especial diseño que debe posee oda
la ins alación (O hme 1978), unido a la p opiedad de la
di usión del hid ógeno a a és de los me ales.
Aplicación de los p incipios básicos al es udio del
amoniaco
A
con inuación se p ocede al es udio de las pa icula es
p opiedades ísicas y químicas del amoniaco, muchas de
las cuales se comp oba án en el labo a o io. P ác ica-
men e odas ellas pueden se p edichas o in e p e adas
po los alumnos median e la aplicación de sus conoci-
mien os de es uc u a a ómica y molecula (composi-
ción química, ó mula molecula , geome ía, pola idad,
solubilidad en agua, empe a u as de usión y de ebulli-
ción, e c.), ácidos y bases (in e p e ación del ca ác e
básico del amoniaco según la eo ía de B ons ed-Low y,
conduc i idad eléc ica, cálculo del pH de una disolu-
ción acuosa de amoniaco o de una sal amónica, eacción
con un ácido ue e, e c.), eacciones de oxidación-
educción (posibilidad de compo amien o como oxi-
dan e, compo amien o como agen e educ o , ajus e de
ecuaciones edox y cálculos es equiomé icos, e c.),
o mación de complejos, e c., e i ando así una memo i-
zación innecesa ia y dando aplicación y elación a di e en es
concep os es udiados p e iamen e de o ma eó ica.
empe s u a, en conco dancia con la ene gía Qe ac i aéión. En el desa ollo de es e apa ado, el p o eso ealiza
di e en es demos aciones químicas (Quílez y Llopis
1985) como in en o adicional de mo i ación de los
Ob ención de los gases de sín esis
alumnos (Ben-Z i y Sil e s ein 1981, Webb 1984).
Resul a in e esan e el es udio de la ob ención de los La impo ancia de la g an e sa ilidad química que
gases de sín esis del amoniaco. Pa a ello, se p opone a posee el amoniaco hace que sea un impo an e in e me-
284 ENSEÑANZA DE
LAS
CIENCIAS, 1990,8
(3)
OTROS
TRABAJOS
dio químico, a pa i del cual pueden ob ene se dis in os y explo ación del sis ema na u al leguminosas-bac e ias
de i ados de g an impo anciaindus ial. Es e aspec o se ni i ican es, ci ándose en e sus en ajas la u ilización
mues a con la ayuda de una anspa encia en la que de ene gía eno able ( o osín esis) en luga de ene gía
median e un diag ama de lujo se isuliza cómo a pa i ósil, educción de los gas os e incon enien es del ans-
del amoniaco pueden ob ene se e ilizan es, explosi- po e y almacenamien o de e ilizan es, disminución de
os, colo an es, medicamen os, ib as y plás icos, e c. la con aminación de los compues os de ni ógeno, e c.
Con iene de ene se en es e pun o y hace una pequeña
ecapi ulación con la clase ace ca de cuál e a nues o
obje i o desde la p ime a ac i idad has a la ac ual y de
cuál ha sido el hilo conduc o que nos ha lle ado a es e
pun o. Los alumnos son in i ados a ealiza una sín esis
de lo es udiado has a en onces.
CONCLUSIONES
El
ácido ní ico
En el es udio del ácido ní ico se ealiza una secuencia de
ac i idades semejan e a la ealizada pa a el amoniaco.
Con aminación
y
eu o ización
Po úl imo, y de pa icula in e és pa a los alumnos, se
analizan los e ec os de con aminación a mos é ica p o-
ducidos po los óxidos de ni ógeno y los e ec os de
con aminación de las aguas po ables po iones ni a o,
así como la eu o ización de íos y de lagos. Se p e ende
que los alumnos e minen concluyendo que a pesa de
los g andes bene icios que compo an, la p oducción y
consumo de compues os ni ogenados debe con ola se
con el in de no al e a el equilib io de la Na u aleza.
4.9.
Pe spec i as de u u o
Puede se in e esan e mos a a los alumnos cómo, en
unción de los conocimien os cien í icos, a modi icán-
dose la ecnología aplicada pa a la ob ención de una
misma sus ancia y así in oduci el hecho de cómo los
a ances en bioquímica molecula (ingenie ía gené ica)
pueden p oduci una solución a la ijación a i icial del
ni ógeno mucho mejo que la ac ual, a pa i del con ol
En los úl imos años, los cu sos de Química Gene al han
pues o un g an én asis sob e los concep os eó icos, que
los es udian es son incapaces de aplica y elaciona . En
es e sen ido, el de imen o p oducido en la enseñanza de
la Química Desc ip i a impide a los alumnos un en en-
dimien o y una ap eciación de impo an es p ocesos,
eacciones y p opiedades de sus ancias de su ida dia ia.
Conside amos muy impo an e el papel que puede juga
la Química Desc ip i a en la o mación cien í ica (y
ambién humana) de nues os alumnos. Pa a e i a la
adicional me odología que consis e en una ansmisión
dogmá ica de los conocimien os, es imamos necesa io
in es iga nue os mé odos pa a mejo a los p ocesos de
enseñanzalap endizaje de es a disciplina, u ilizando una
me odología ac i a, con con inuos con lic os y deba es,
en la cons ucción de los conocimien os, ealizándolo
siemp e de una o ma es imulan e. En es e sen ido,
puede se de g an u ilidad el empleo de di e en e ma e-
ial audio isual, demos aciones químicas, comp obaciones
y de e minaciones expe imen ales, simulaciones me-
dian e o denado , e c. y ac i idades de aplicación y
elación de los p incipios básicos y de conexión ciencia-
sociedad.
El amoniaco y de i ados, modelo elegido pa a es a
nue a p esen ación de la Química Desc ip i a puede
se i de me odología aplicable a o as impo an es sus-
ancias y eacciones.
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