Download El programa contribuye a ilustrar conceptos acerca de la estructura

Subsector:
QUÍMICA
Nivel:
NM2
Duración:
10 MINUTOS
El programa contribuye a ilustrar
conceptos acerca de la estructura
de la materia, que habitualmente
son complejos por su abstracción y
escapan a la cotidianidad de las
vivencias de los alumnos,
permitiendo así vincular el mundo
real - en el contexto de la químicacon los modelos teóricos acerca de
él. Se emplea, como animación
tipo, el átomo de carbono a fin de
introducir los conceptos de:
hibridación, geometría molecular,
ángulo de enlace y covalencia, tras
una sutil aproximación histórica a la
Teoría Atómica, apelando a la
imaginación del estudiante para
adentrarse en el mundo
subatómico de la ya obsoleta teoría
planetaria de Bohr con electrones
girando en órbitas circulares para
así abordar la cuántica moderna,
con las ideas contemporáneas de
orbitales probabilísticos y energías
de enlace.
OBJETIVOS FUNDAMENTALES TRANSVERSALES
El programa contribuye a la formación ética de los alumnos y alumnas, a su crecimiento y
autoafirmación personal, a desarrollar el pensamiento y a tener una mejor relación con su
entorno. Se sugiere el OFT que pone énfasis en las habilidades de investigación y el desarrollo
de formas de observación, razonamiento y de proceder característicos de la metodología
científica.
SUBSECTOR DE APRENDIZAJE: QUÍMICA
OBJETIVOS FUNDAMENTALES
CONTENIDOS MÍNIMOS
NM2
NM2
Comprender los aspectos esenciales del
modelo atómico de la materia.
Modelo atómico de la materia.
Conocer el desarrollo histórico del modelo
atómico de la materia y apreciar el valor
explicativo e integrador de los modelos en
ciencia.
Relacionar la estructura electrónica del
átomo con su capacidad de interacción
con otros átomos.
Reconocer la presencia de compuestos
orgánicos e inorgánicos en el contexto
cotidiano y entender las nociones
esenciales de la química orgánica.
a)
Constituyentes del átomo;
descripción de modelos atómicos
precursores del modelo
actualmente aceptado; orbital
atómico, número atómico,
configuración electrónica.
b) Descripción cualitativa de las
propiedades del electrón: su carga, masa y
espín.
Usos actuales y potenciales de
compuestos orgánicos industriales,
domésticos, farmacéuticos y decorativos.
Hibridación del átomo de carbono:
http://www.lafacu.com/apuntes/quimica/comp_ca
rb/default.htm
Enlaces de carbono:
http://www.juntadeandalucia.es/averroes/recurso
s_informaticos/concurso98/accesit8/cec.htm
El carbono empleado como ilustración de la
geometría molecular:
http://www.geocities.com/m_alduenda/nota1.htm
y además en:
http://www.chemedia.com/
Elaboración de modelos tridimensionales:
http://www.orbitals.omo/orb/index.htm/
http://www.ch.ic.ac.uk/video
Una ampliación de conceptos presentados en el
programa, que incluye biografías de científicos
vinculados al tema del desarrollo de la Teoría
Atómica en:
http://www.monografias.com/trabajos13/laspart/l
aspart.shtml
Para una mejor comprensión del programa es recomendable comentar previamente los
siguientes conceptos:
Modelo científico, teoría, energía, energía atómica, repulsión electrónica, máxima y mínima
repulsión de pares electrónicos, enlace molecular, probabilidad, incertidumbre.
1.
Un interesante comentario acerca de modelos didácticos analógicos para profesores,
como lectura previa del docente al desarrollo de la unidad, se encuentra en:
http://www.fcen.uba.ar/ecyt/fabrica/docente.htm. Su lectura reforzará ideas acerca de
la importancia de disponer de modelos explicativos en ciencia y su necesaria
recurrencia en la enseñanza científica.
2.
Organice y coordine con su curso una visita guiada a la muestra permanente sobre la
Historia de la Energía Nuclear, que se desarrolla en las instalaciones de la Comisión
Chilena de Energía Nuclear. Desde regiones los estudiantes pueden consultar la
página web: http://www.cchen.cl/?docp=37/0. Al finalizar la actividad propuesta,
reflexione con sus alumnos acerca del desarrollo tecnológico y socioeconómico de
los pueblos, alcanzado tras el avance de histórico de la Teoría Atómica. Centre su
atención en la energía nuclear interpretándola como cambios internos del átomo y su
relevancia en su uso pacífico, especialmente en medicina, en la alimentación
humana y, en el bienestar de las personas.
3.
Se recomienda reservar tiempo para la realización de pequeños proyectos de
investigación escolar (al menos dos durante el período lectivo) que incluyan: planteo
del problema, formulación de explicaciones provisorias, determinación de la
estrategia para indagar experimentalmente el problema, ejecución de los
experimentos y análisis y exposición de las conclusiones. Ejemplos de temas:
investigación de los grandes científicos precursores del modelo atómico cuántico; los
espectros de emisión de algunos elementos químicos simples; modelos espaciales
de representación de enlaces químicos para moléculas sencillas (lineales,
triangulares, piramidales y tetraédricas), entre otros.
4.
La idea moderna del átomo se sustenta, como tantos eventos naturales, en la
probabilidad. Discuta con sus alumnos sobre las diferencias entre órbitas y orbitales,
estos últimos referenciados al concepto de probabilidad de ubicación al electrón.
Algunas actividades sobre este concepto las encuentra en la monografía de
Fernando Ibáñez, publicada por el Ministerio de Educación, Programa de
Mejoramiento Enseñanza Media, pág. 75-77, Dic-2001.
5.
Otra actividad que permite la comparación de la teoría cuántica antigua con la
moderna, la encuentra en la misma monografía de F. Ibáñez (op. cit.).
6.
Se sugiere que el alumno investigue, ayudado por su profesor de física y/o biología,
el impactante aporte del avance del desarrollo de la Teoría Atómica en la
optimización de la biología celular y –particularmente- en el microscopio.
7.
Junto al profesor de Lengua Castellana desarrollar la siguiente actividad: Los
alumnos y alumnas leerán el libro (50 páginas) titulado: “Cómo descubrimos el
átomo”, del prolífero escritor y científico Isaac Asimov, Ed. Molino –Barcelona (1984)
quien describe en términos sencillos y amenos, pero más ampliamente, el tema
presentado en el programa.
8.
Organizar junto a los profesores de Lenguaje y Artes Visuales una obra de teatro que
exprese el desarrollo de las ideas científicas en cuanto a la estructura de la materia.
9.
Los conjuntos tridimensionales reales de átomos, requieren de modelos para
representar la forma de las moléculas. Para generar modelos moleculares y de este
modo mejorar la visión espacial de los estudiantes y su comprensión de la geometría
molecular, además de cualificar la hibridación de orbitales de un átomo central y su
geometría molecular correspondiente, los químicos –previo a la existencia de las
computadoras- se apoyaban en modelos concretos armados átomo a átomo, como
por ejemplo el modelo de esferas y varillas (las esferas representan los átomos y el
plástico los enlaces). Un método simple de predecir la forma de las moléculas,
sustentada en la sencilla teoría de repulsión de los pares de electrones del nivel de
valencia (RPENV), -teoría bien presentada en el texto de R. Chang- es posible
mediante una actividad que permite disponer, de una forma para visualizar
geometrías predichas por tal teoría, es decir “modelos con globos”. Cada globo
representa un par de electrones y el volumen de cada globo representa una fuerza
de repulsión que impide que otros globos ocupen el mismo espacio. Cuando se atan
en un punto central dos, tres, cuatro, cinco o seis globos (el punto central representa
el núcleo y los electrones internos de un átomo central), los globos generan las
formas: lineal, triangular, plana. Estas disposiciones geométricas minimizan las
interacciones entre los globos (repulsiones de pares de electrones). Otra forma es el
empleo, por los alumnos, de palillos y plasticina para la elaboración de sus propios
modelos, mejorando su comprensión acerca de la estructura molecular. Los
estudiantes insertan palillos (campos de electrones) en una bola de plasticina (átomo
central), buscando la posición de máxima distancia (mínima repulsión) entre ellos. De
esta manera, los estudiantes deducen las geometrías correspondientes a diferentes
números de enlace y pares solitarios Con la utilización de esferas, varillas, globos,
plasticina y palillos se pretende que los alumnos elaboren sus propios modelos.
10. La utilización complementaria de páginas webs ayudará significativamente en la
visualización de estructuras moleculares como las presentadas en el programa para
aquellas tridimensionales derivadas del carbono.
11. De acuerdo al OFT propuesto, pedir a los alumnos que en grupos de trabajo
confeccionen un puzzle –o algún juego intelectual- con el vocabulario, los conceptos
e ideas asociadas al programa y contenidos mínimos.
12. Bibliografía:
Gaarder (1995): El mundo de Sofía. Madrid, España, Editorial Siruela.
Ibáñez, F. (1966): El Enlace Químico. Santiago. Ed. U. Católica de Chile.
------------- (2001): Aproximación a la teoría atómica. Publicado por el Ministerio de
Educación de Chile. Programa Mejoramiento Enseñanza Media.
Chang, Raymond (2001): Química, Ed. McGraw Hill
Umland – Bellama (1999) Química General, International Thomson Editores, México.
También se sugiere ver el video de Walt Disney: Mi amigo el átomo, historia
presentada en cómic.