Un enfoque integral en los laboratoriosdocentes de Química

M. Villanueva, G. García, M. Morales, R. Vega, C. Henríquez,

R. Mocelo, A. Zaldo

La integración del método científico y del enfoque ecológico en las prácticas de laboratorio

de la Disciplina Química General y Química Orgánica

ENSEÑANZA DE LA QUIMICA

Metodología de la investigación científica(MÉTODO CIENTIFICO)

Curso teórico Curso Práctico

Introducción del Método científico en el curso práctico

Formulación de un problema químico Hipótesis

Validación Experimental(no siempre evidente)

Deducciones lógicas de los resultados que avalen las conclusiones

ENFOQUE ECOLOGICO

INDUSTRIA QUIMICA

Es responsable en parte de contaminar el medio ambiente

No se utiliza el 100% de la materia prima

No se produce exclusivamente el producto principal del proceso

industrial

Los procesos de separación y purificación generan

residuos adicionales que pocas veces

se pueden reutilizar.

Residuos peligrosos

Manejo adecuado por especialistas

Los residuos peligrosos se definen como todos aquellos residuos,

en cualquier estado físico, que por sus características corrosivas,

reactivas ,explosivas, tóxicas, inflamables o biológicamente infecciosas,

representan un peligro para el equilibrio ecológico o el ambiente.

El responsable directo del manejo, tratamiento y disposición

adecuada de un residuo peligroso debe ser el generador de los mismos.

INCLUYE

Tipos y cantidades deresiduos que se pueden

generar

Forma en que se llevaráa cabo el tratamiento

Destino de los residuos

Resultado del análisis

Planeamiento del manejo de residuos en un laboratorio

Como resultado del análisisSe puede rediseñar

el experimento

Emplear materiales alternativos

Controlar costos

Implantar técnicas paraminimizar residuos

Generar residuos fáciles de destruir

Reducir riesgos personales y del medio

ambiente

OBJETIVO DEL TRABAJO

La integración del Método Científico y de un enfoque ecológico

en las prácticas de laboratorio de las asignaturas básicas de la Disciplina de Química General y Química Orgánica

con vistas a perfeccionar el sistema de enseñanza-aprendizaje y contribuir a la formación

de un químico integral.

Cómo realizar este trabajo?????

Con un fuerte trabajo metodológico en los colectivos de asignaturas

Diseñar problemas que requieran para su solución, de actividades que impliquen la realizacióndel experimento originalmente concebido.

Actividades que debe realizar elestudiante para solucionar el problema

Planteamiento dela hipótesis

Confección de laTécnica operatoria

Selección de materiales y reactivos

Elaboración del DiagramaDe Flujo Ecológico

Realización de los experimentos

Organización de cada actividaddocente

2.- Esclarecimiento del fenómeno sujeto a investigación.En esta etapa el alumno delimita para extraer de lo

encontrado, lo relacionado con el problema científico que enfrenta e identifica todas las variables posibles que

encuentre para la solución del problema

1.- Entrega de la situación problémica al alumno.

En esta etapa el estudiante se prepara, estudiando los aspectos orientados por el profesor , para ello consulta la bibliografía que se le orienta y cualquier otra a la que él acceda por iniciativa propia

3.-Formulación de la Hipótesis.

En esta etapa el alumno selecciona la hipótesis, basándose en los conocimientos teóricos adquiridos, la que puede considerarse como una posible respuesta a la situación problémica planteada.

4.-Elaboración del Informe previo.En esta etapa el estudiante debe de presentar un informe que contenga: •la hipótesis •los objetivos por él propuestos,•las tareas que propone abordar,•las reacciones fundamentales involucradas •las técnicas seleccionadas debidamente fundamentadas, •las características tóxicas de los reactivos y productos posibles a obtener •los diagramas experimentales incluyendo el tratamiento de residuales,•la forma de caracterización de los productos de síntesis • la Bibliografía consultada.

Disciplina Química GeneralDisciplina Química General

Tipos de ProblemasTipos de Problemas

Deben ser redactados de forma que simulen una situación real

Resolver el problema con un mínimo de afectación Resolver el problema con un mínimo de afectación al medio ambienteal medio ambiente

Seleccionar un método para la purificación Seleccionar un método para la purificación de una sustanciade una sustancia

Determinación de un parámetro químico físico Determinación de un parámetro químico físico de una reacción químicade una reacción químicaSíntesis de sustancias inorgánicasSíntesis de sustancias inorgánicas

1er Ciclo 2do Ciclo 3er Ciclo

Búsqueda de peligrosidady toxicidad de reactivos Químicos.Aprendizaje de la confección de un Diagrama de Flujo Ecológico

Confección del Diagrama de Flujo Ecológico.Análisis de los residuos que pueden ser desechados o no. Ambos aspectos con ayudadel profesor.

Búsqueda de información, proposición de modificaciones y confección del Diagrama Ecológico de forma independiente.

METODOLOGÍAQUÍMICA GENERAL

Ejemplo de ProblemaEjemplo de Problema

¿Cómo se podría obtener en el laboratorio CuSO4.5H2O a partir de 15 g de CuO y H2SO4 al 16% de masa y

densidad 1,1243 g.mL-1 con un rendimiento adecuado y poca afectación al medio ambiente?

Vaso de precipitadoVaso de precipitado

15 g de CuO15 g de CuO96 mL H96 mL H22SOSO44

8 mL H8 mL H22OO22

Calentar (TCalentar (T<100<100ooC)C)

AgitarAgitar

Filtrar por gravedadFiltrar por gravedad

FiltradoFiltrado FiltroFiltro RR11

RR11: Impurezas poco solubles del CuO: Impurezas poco solubles del CuO

GUARDARGUARDAR

Concentrar (V=40 mL)Concentrar (V=40 mL)

Enfriar en baño de hieloEnfriar en baño de hielo

Filtrar a presión reducidaFiltrar a presión reducida

FiltroFiltro FiltradoFiltrado

Secar en papel toallaSecar en papel toalla

PesarPesar

Pesar y medir TPesar y medir T

Aguas madresAguas madres RR22

RR22: Aguas madres (disolución saturada de CuSO: Aguas madres (disolución saturada de CuSO44

y exceso de Hy exceso de H22SOSO44))

NEUTRALIZAR Y DESECHARNEUTRALIZAR Y DESECHAR

Tipos de Problemas

Deben ser redactados de forma que simulen una situación realRealizar una misma

reacción química

en diferentes condiciones

Realizar una misma reacción

química variando la naturaleza

de uno de los sustratos

Escoger entre varios

métodos de síntesis el

adecuado a las condiciones

de trabajo existentes

Proporcionar muestras diferentes para:Proporcionar muestras diferentes para:

• identificación de grupos funcionalesidentificación de grupos funcionales

•separación o purificación de compuestosseparación o purificación de compuestos

Química OrgánicaQuímica Orgánica

Ejemplo de problema

El Ministerio de la Industria Básica ha solicitado:

Se valore en nuestros laboratorios una metodología para utilizar una materia prima (Anilina), de la que disponen en grandes cantidades, con vistas a su utilización en la obtención de un colorante que permita la tinción del tejido de algodón .

Actividades que debe realizar elestudiante para solucionar el problema

ANILINA Acido sulfanílico

Sal de Diazonio del Acido sulfanílicoNaranja II

Tinción de muestras blancas de tejido de algodón

R3 Líquido

Obtención del ácido sulfanílico

SólidoSólido

Anilina + H2SO4

campanaLíquidoLíquido

Acido sulfanílico crudoAcido sulfanílico + trazas de anilina +

agua + H2SO4

R2 SólidoSólido

1) calentar entre 170-180 durante 1.5hs2) Dejar enfriar3) Verter la mezcla en hielo y agua. Agite

5) Recristalizar en caliente con agua y carbón activado

6) Filtrar en caliente

Acido sulfanílicoen solución

Carbón activado con anilina

SólidoLíquido

LíquidoLíquido R1

Acido sufanílico Agua ácida

Sólido Enfriar y filtrar LíquidoLíquido

TRATAMIENTO DE RESIDUALES

R1: Filtre el sólido de la solución y almacénelo. Verifique el pH de la solución, neutralice , adsorba en carbón activado; el carbón se manda a incineración y la solución se desecha por el drenaje

TRATAMIENTO DE RESIDUALES

R2: El sólido impregnado en anilina es fundamentalmente carbón activado y se manda a incineración

TRATAMIENTO DE RESIDUALES

R3: Verifique el pH de la solución, neutralice , adsorba en carbón activado; el carbón se manda a incineración y la solución se desecha por el drenaje

Organización de cada actividaddocente

5.- Análisis de los resultados.En esta etapa se procesan los resultados y observaciones obtenidos experimentalmente, fundamentándolos teóricamente y analizando las relaciones esenciales de éstos con los establecidos en la hipótesis, para decidir si se corresponden realmente con la respuesta al problema planteado

6.- Conclusiones.

En esta etapa, el alumno debe de argumentar lógica y razonadamente la decisión adoptada vinculando los resultados obtenidos con la aceptación o no de la hipótesis inicial

CONCLUSIONES

CONTRIBUCIÓN A LA FORMACIÓN DE LA CONCIENCIA AMBIENTALISTA

EN ESTUDIANTES Y PROFESORES.

Integración del Enfoque Ecológico y el Método

Científicoen las disciplinasde Q. General y

Q. Orgánica

Nuevo diseño de prácticas de

laboratorio de las disciplinas

Q. General y Q. Orgánica

Desarrollo de metodologías

para el tratamiento de

residuales de los

laboratorios docentes