Diseño de una estrategia didáctica para mejorar la ...
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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
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scoacutep
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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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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
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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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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
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scoacutep
ica d
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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
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
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PACIO
APA
RE
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LA
ACT
IVID
AD
QU
E S
E A
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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
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n g
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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
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repre
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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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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
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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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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
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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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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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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
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acro
scoacutep
icas
hechas e
n g
rupos d
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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
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repre
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scoacutep
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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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libre juvenil de quiacutemica baacutesica (1ordf ed) (pp 148 -164) Bogotaacute Proceditor Ltda
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
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
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PACIO
APA
RE
CE
RAacute
LA
ACT
IVID
AD
QU
E S
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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
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n g
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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
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r
repre
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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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