Química y TICEstructuras kársticas: estudio de un caso de equilibrio químicoGabriela F. Lerzo

Río Negrogabrielalerzo@gmail.com

Fecha de presentación25-09-2013

Química y TICEstructuras kársticas: estudio de un caso de equilibrio químico

Gabriela F. Lerzo

Curso: 5° año, Química, Formación Básica Ciclo Orientado

Eje temático: EQUILIBRIO QUÍMICO

Objetivo: Comprender la idea de reacción reversible y equilibrio dinámico a partir de la interpretación de los fenómenos kársticos

Saberes disciplinares previos: equilibrio de vaporización, presión de vapor, reacción química, concentración.

Saberes tecnológicos previos: uso de PowerPoint para realizar animaciones

Saberes a construir: Reacción reversible y equilibrio químico

Dinámica: trabajo en pequeños grupos y puesta en común

Clase 1: 80 minutos1

Tareas

Se comienza mostrando la imagen del equilibrio de vaporización del agua, y para evocar saberes construidos, se procede de la siguiente forma:

Observen2 la imagen, modelicen3 el fenómeno realizando animaciones en PowerPoint4 y escriban un texto en el que describan el fenómeno.

Se espera que los estudiantes mencionen que las moléculas de agua que tienen la energía cinética suficiente, abandonan el estado líquido y pasan al estado gaseoso. Cuando la cantidad de moléculas en estado gaseoso sobre el agua “satura” de vapor el recipiente, entonces se produce la condensación y se establece un equilibrio dinámico entre ambas fases.

A continuación se menciona que se estudiarán otros fenómenos relacionados, en algunos aspectos, con el anterior.

Se proyecta el siguiente video:

http://www.youtube.com/watch?v=UOz-RUH6qAw&feature=youtu.be5

1 Si bien la consigna de trabajo refiere al desarrollo de una clase, teniendo en cuenta la postura didáctica en que se sustenta la misma, es necesario acompañar la presentación con una segunda clase que permita la concreción de las ideas que se instalaron en el trabajo colaborativo previo.2 Actividad del tipo: observación (Grupo I: reconocimiento y relevamiento de datos, Modelo TPACK)3 Actividad del tipo: desarrollo o construcción de modelo (Grupo IV: comunicación audiovisual, Modelo TPACK)4 Raviolo, A. y otros (2012) Las TIC en el Nivel Medio: animaciones y simulaciones en la enseñanza de la Física y la Química. UNRN - Taller dictado en el marco del programa PROETIC. San Carlos de Bariloche, Río Negro5 Actividad del tipo: observación (Grupo I: reconocimiento y relevamiento de datos, Modelo TPACK)

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Y luego el tráiler de la película “La cueva de los sueños olvidados”

https://www.youtube.com/watch?v=bdT8pnHqWe46

Luego, reunidos en pequeños grupos, describirán las estructuras observadas en la película.

Describan las estructuras que observaron y si les resultan conocidas, identifíquenlas y expliquen a sus compañeros de grupo, cómo se forman.7

Luego de una instancia de intercambio y en función de la información que poseen los estudiantes, se introducirá la (información) que sea necesaria para promover la necesidad de modelizar lo que ocurre en la formación de estructuras kársticas. Aquí se instalará el cambio químico que sucede (reacción en medio acuoso del óxido calcio con dióxido de carbono para formar carbonato de calcio).

Tengan en cuenta las condiciones dentro de la caverna (esas serán las condiciones en que se producen esas estructuras kársticas) y descríbanlas. Recuerden que antes de proyectar el tráiler les pedí que “abrieran los sentidos”. Pueden volver a observar la película. Trabajen en pequeños grupos y luego haremos un plenario.

Durante el plenario, se hará hincapié en aquellos factores que favorecen la formación, como por ejemplo:

● La abundancia de agua;● La concentración de CO2 en el agua (que aumenta con la presión);● La baja temperatura del agua (cuanto más fría este el agua, más cargada estará de

CO2);● Los seres vivos (que emiten CO2 en el suelo, lo que aumenta considerablemente su

contenido);● La naturaleza de la roca (fracturaciones, composición de los carbonatos, etc.);● El tiempo de contacto agua-roca.

Y fundamentalmente, hacer relevante el hecho de que la reacción es la misma, solo que puede o no evolucionar hacia la formación de estalactitas y/o estalagmitas.

6 Actividad del tipo: observación (Grupo I: reconocimiento y relevamiento de datos, Modelo TPACK)7 Actividad del tipo: observación (Grupo I: reconocimiento y relevamiento de datos, Modelo TPACK)

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Clase 2: 80 minutos

Se comenzará con la indagación de las ideas previas que tengan acerca de lo que es para ellos una reacción química.

Tengan en cuenta todo lo que hemos compartido en el plenario de la clase anterior acerca de la formación de estas estructuras y escriban la ecuación química que representa esa reacción y empleando y expliquen el mecanismo de reacción.8

Esto pondría en juego nuevamente las tres dimensiones del conocimiento químico (el conocido triángulo de Johnstone) y nos daría una visión más clara acerca de cómo comprenden nuestros estudiantes las reacciones químicas.

De esta indagación, puede surgir:● que comprendan el cambio químico como un sistema (sustancias en interacción) con lo

cual la teoría de las colisiones sería el modelo explicativo.● que comprendan el cambio químico como la “aparición” y “desaparición” de sustancias,

con lo cual no habrá idea sistémicas acerca del cambio químico y habrá que trabajar sobre ello. Seguramente también explicarán la disolución en esos términos y será necesario interpelar esa concepción alternativa para que pueda ser modificada.

En este caso habrá que pensar en una actividad de tipo experimental donde, por ejemplo se produzca la descomposición de una sustancia y se produzca un gas (manifestación visible del cambio químico) que pueda ser identificado sencillamente.

Por ejemplo la descomposición del clorato de potasio y la recolección de oxígeno para luego identificarlo como comburente frente a una astilla con un punto de ignición. Frente a la evidencia empírica se puede poner en tensión el modelo y hacerlo evolucionar hacia la concepción de sistema en interacción (imprescindible para comprender la idea de equilibrio dinámico).

● que no puedan modelizar la reacción, con lo cual habrá que retomar el modelo cinético y enriquecerlo a la luz de la evidencia empírica, es decir, los cambios en las propiedades de las sustancias y las manifestaciones visibles de los cambios químicos.

Es decir, plan A, plan B y plan C.

Adecuándola al plan que se siga, la clase podría continuar con la modelización de la reacción o avanzar para finalizar la conceptualización de reversibilidad y equilibrio.

Para ello se procederá a observar la animación de una reacción reversible en fase gaseosa que alcanza el equilibrio dinámico

http://www.deciencias.net/proyectos/0cientificos/Tiger/paginas/N2-O2_Equilibrium.html

El uso de esta animación es conveniente para tratar de elaborar esa idea siempre que los estudiantes:

8 Actividad del tipo: desarrollo o construcción de modelo (Grupo IV: comunicación audiovisual, Modelo TPACK)

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entiendan la reacción química como un sistema en interacción, es decir, que a partir de los reactivos y por reordenamiento se forman los productos

comprendan la teoría de las colisiones que comprendan el comportamiento gaseoso en función de las variables de estado (P,

V, T) para poder inferir, orientados por el docente, la limitación de la animación.

Para trabajar de qué manera incide la modificación de algunas de las variables de estado, en este caso el volumen y la presión, puede emplearse la siguiente animación

http://www.deciencias.net/proyectos/0cientificos/Tiger/paginas/H2I2_equilibrium.html

A continuación y como es de interés de la propuesta continuar la construcción de relaciones entre los niveles macroscópico y nanoscópico, sería apropiada la proyección del siguiente video: http://www.youtube.com/watch?feature=player_embedded&v=SMfCvEkysd8

Una vez que han podido modelizar las reacciones, elaborar la noción de velocidad de reacción y los factores que la modifican, se trabajará con el simulador de Reacciones reversibles9 y a partir de eso, comenzar con una tabla de valores10 de presión en un equilibrio en fase gaseosa o concentraciones en fase líquida para que observen que en un momento se produce una constancia de los valores observados pero la reacción continúa produciéndose (eso es lo que se ve en el simulador) http://phet.colorado.edu/es/simulation/reversible-reactions11

En este punto, podemos usar alguna analogía12 y trabajar en la concreción de las relaciones entre el campo fuente y el campo blanco, haciendo uso de la tabla de valores13 de presión o concentraciones y el simulador, para realizar la construcción de las relaciones entre ambos campos, tanto como hacer evidente las limitaciones de las analogías.

Analogía de Riley (1984)

La clase finalizaría con la comunicación de las ideas construidas organizadas en un mapa conceptual elaborado con Cmap Tools14

9 Actividad del tipo: desarrollo o construcción de modelo (Grupo V: resolución de problemas, Modelo TPACK)10 Actividad del tipo: interpretación de datos, hechos y representaciones (Grupo II: análisis, interpretación y evaluación, Modelo TPACK)11 Actividad del tipo: desarrollo o construcción de modelo (Grupo V: resolución de problemas, Modelo TPACK)12 Actividad del tipo: interpretación de datos, hechos y representaciones (Grupo II: análisis, interpretación y evaluación, Modelo TPACK)13Actividad del tipo: interpretación de datos, hechos y representaciones (Grupo II: análisis, interpretación y evaluación, Modelo TPACK)14 Actividad del tipo: desarrollo o construcción de modelo (Grupo IV: comunicación audiovisual, Modelo TPACK)

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Recursos

Netbooks programa conectarigualdad, proyectos, parlantes.

Bibliografía Kotz J.C., Treichel P.M., Weaver, G.C. (2005) Química y Reactividad Química Ed.

Thomson, 6° Edición Lerzo, G. (2010) Diseño Curricular Química, Formación Básica, Ciclo Orientado.

Escuela Secundaria Rionegrina. Ministerio de Educación de Río Negro. Pogré, P. (2002) Enseñanza para la comprensión. Un marco para innovar en

intervención didáctica. En: La escuela del futuro II- Cómo planifican las escuelas que innovan. Papers Editores: Buenos Aires.

Webgrafía Ledesma Ledesma, G. (2012). Hidroquímica del Goteo de una Estalactita en la Cueva

“El Nuevo San Joaquín” (Querétaro). (última consulta: septiembre de 2013) http://www.revistatlaloc.org.mx/anteriores/archivos_pdf/hidroquimica_goteo_estalact.pdf

Martinez, S.M. y Perini, L. H. (2013). Material de lectura. NAP Química. Propuesta educativa con TIC: Química y TIC I. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación.

Martinez, S. M. y Perini, L. H. (2013). Material de lectura: Tipología de actividades. Propuesta educativa con TIC: Química y TIC I. Especialización docente de nivel superior en educación y TIC. Buenos Aires: Ministerio de Educación de la Nación.

Quílez Pardo, J. (1998). Dificultades semánticas en el aprendizaje de la química: el principio de Le Chatelier como ejemplo paradigmático. Revista Alambique 17. Ed. Graó

Raviolo, A. y Garritz, A. (2006) Monografía ‘‘Enseñanza de las Ciencias: Perspectivas Iberoamericanas’’ Analogías en la enseñanza del equilibrio químico. Educación Química 18[1]

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