¿Es posible aprender los cambios químicos sin … · de sustancia quimica, sabiendo que sus...

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1'" 1 j Monografía Intercambio de experiencias Rafael Azcona lES lalaia. Hondarribia (Guipúzcoa) Caries Furió Universidad de Valencia Socorro Intxausti Colegio Alemán San Alberto Magno. San Sebastián Alejandro Álvarez lES Pio Baraja. Irún (Guipúzcoa) ¿Es posible aprender los cambios químicos sin comprender qué es una sustancia? Importancia de los prerrequisitos En este trabajo se plantea un estudio de las dificultades que tienen los estu- diantes para interpretar (a niveles macroscópico y microscópico) los reacciones químicas en relación con una deficiente comprensión del concepto de sustancia química. Para ello se han diseñado dos cuestionarios -aplicados a estudiantes del bachillerato cientifico (16-18 años)- que incluyen diversos items que plan- tean cuestiones relativas a: clasificación de los sistemas materioles en mezclas y sustancias, identificación de sustancias simples y compuestas, diferenciación entre compuestas y mezclas, diferenciación entre cambio fisico y cambio quimi- co, interpretación de una reacción quimica a varios niveles de representación e interpretación del significado de las fórmulas quimicas. Los resultados obteni- dos ponen de manifiesto que el bajo rendimiento obtenido en el aprendizaje significativo del concepto de reacción quimica puede deberse al correspondien- te baja porcentaje de comprensión de la idea de sustancia. Palabras clave: secundaria, quimica, curriculo. 15 it possible to understand chemical changes without understanding what a substance is? lhe importance of the prercquisites In this article we consider the difficulties that students have in interpreting on both macro and micro scopic le veis, chemical reactions in relation to a defi- cient understanding of the concept of the chemical substance. For this we ha- ve designed questionaires applied to students of science in sixth form education (16-18) that include diverse items that present questions re/ated to the clasification of material systems in mixes and substances, the identifica- tion of simple and compound substances, a differentiation between com- pounds and mixes, differentiation, differentiation between physic and chemica/ changes, the interpretation of a chemical reaction at various leve/s of representation and interpretatian of the meaning of chemica/ formula. The results obtoined make manifest the low performancf' obtainf'd in t11f' mf'O- ningful If'arning of the roncf'pt of the chemica/ rcactíon which might be due to the low percentage of understanding of the idea of substance. Keywords: Secondary, Chemistry, curriculum Numerosas investigaciones que toman como base orientaciones cons- tructivistas del proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias ponen de manifiesto qur In Qur puede aprender un estudiante viene determi- nado fundamental. por los conocimientos previos que posee y por la ayuda que le puede proporcionar la enselian7a. En el aprendizaje de la quimica este último factor tiene una especial incidencia ya que, hasta ahora, la investigación no ha encontrado conceptos intuitivos muy resistentes a la enseñanza (Gabel, 1998).

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j

MonografíaIntercambiode experiencias

Rafael AzconalESlalaia.Hondarribia (Guipúzcoa)

Caries FurióUniversidad de Valencia

Socorro IntxaustiColegio Alemán SanAlberto Magno.San Sebastián

Alejandro ÁlvarezlES Pio Baraja. Irún(Guipúzcoa)

¿Es posible aprender los cambios químicos sincomprender qué es una sustancia? Importancia delos prerrequisitos

En este trabajo se plantea un estudio de las dificultades que tienen los estu­diantes para interpretar (a niveles macroscópico y microscópico) los reacciones

químicas en relación con una deficiente comprensión del concepto de sustancia

química. Para ello se han diseñado dos cuestionarios -aplicados a estudiantesdel bachillerato cientifico (16-18 años)- que incluyen diversos items que plan­tean cuestiones relativas a: clasificación de los sistemas materioles en mezclas

y sustancias, identificación de sustancias simples y compuestas, diferenciaciónentre compuestas y mezclas, diferenciación entre cambio fisico y cambio quimi­

co, interpretación de una reacción quimica a varios niveles de representación einterpretación del significado de las fórmulas quimicas. Los resultados obteni­dos ponen de manifiesto que el bajo rendimiento obtenido en el aprendizajesignificativo del concepto de reacción quimica puede deberse al correspondien­te baja porcentaje de comprensión de la idea de sustancia.

Palabras clave: secundaria, quimica, curriculo.

15 it possible to understand chemical changes without understanding whata substance is? lhe importance of the prercquisitesIn this article we consider the difficulties that students have in interpreting on

both macro and micro scopic le veis, chemical reactions in relation to a defi­

cient understanding of the concept of the chemical substance. For this we ha­ve designed questionaires applied to students of science in sixth form

education (16-18) that include diverse items that present questions re/ated tothe clasification of material systems in mixes and substances, the identifica­tion of simple and compound substances, a differentiation between com­pounds and mixes, differentiation, differentiation between physic andchemica/ changes, the interpretation of a chemical reaction at various leve/sof representation and interpretatian of the meaning of chemica/ formula. Theresults obtoined make manifest the low performancf' obtainf'd in t11f' mf'O­

ningful If'arning of the roncf'pt of the chemica/ rcactíon which might be due tothe low percentage of understanding of the idea of substance.

Keywords: Secondary, Chemistry, curriculum

Numerosas investigaciones que toman como base orientaciones cons­

tructivistas del proceso de enseñanza-aprendizaje de las ciencias ponen

de manifiesto qur In Qur puede aprender un estudiante viene determi­

nado fundamental. por los conocimientos previos que posee y por

la ayuda que le puede proporcionar la enselian7a. En el aprendizaje de laquimica este último factor tiene una especial incidencia ya que, hasta

ahora, la investigación no ha encontrado conceptos intuitivos muyresistentes a la enseñanza (Gabel, 1998).

conoci­

tos y habi­es han de:r los estu­es pararender1mbiosicos?

En lo que respecta a la enseñanza, y con objeto de ayudar a la

comprensión de los conceptos químicos, el docente debe idear una se­

cuencia de contenidos y debe aplicar determinadas estrategías díd~cti­ras teniendo en cuenta las concepciones de los estudiantes. El análisis

epistell1ológico de la ciencia a enseñar puede ayudar al docente a pre­ver una escala jerárquica de las dificultades que puede encontrar el es­

tudiante. En particular, ha de prever cuáles son los conocimientos

cientificos más sencillos (prerrequisitos conceptuales) que se requieren

para poder tener éxito en el aprendizaje de un concepto complejo. Tal

es el caso del concepto de reacción quimica, cuya comprensión implicaque previamente se entienda el concepto de sustancia.

Muchos estudios han puesto de manifiesto que los estudiantes no

comprenden los fenómenos quimicos en los niveles de representación

macroscópico, microscópico y simbólico, debido a la complejidad quesupone llevar a cabo observaciones a nivel macroscópico y realizar lasexplicaciones a nivel de la teoria atómico-molecular utilizando un len­

guaje simbólico y, también, a la falta de relaciones entre estos nivelesde representación (Gabel, 1998).

En este trabajo se pretende responder las siguientes cuestiones:

• ¿Es posible que los estudiantes de bachillerato comprendan loscambios quimicos sin saber lo que es una sustancia?

• ¿En qué medida estos estudiantes dominan el concepto de sus­tancia como prerrequisito en el aprendizaje de las reaccionesquimicas?

Podemos suponer que los estudiantes del bachillerato cientifico com­

prenden el significado de un cambio químico cuando, como minimo, sa­ben aplicar la teoría atómica de la materia a situaciones concretas

(Taber, 1995). Hay que considerar que estos estudiantes ya han estudia­

do la teoría atómica clásica en la educación secundaria obligatoria(ESO) y reiteran su estudio en los dos cursos de bachillerato.

Antes de seguir adelante hemos de tener en cuenta los conocimientos y

habilidades que han de poseer los estudiantes para comprender los

cambios químicos, así como las supuestas dificultades que esto conlle­va. Los resumimos a continuación:

• Saber distinguir cuando una sustancia sufre un cambio fisica o

uno químico, utilizando criteríos procedimentales adecuadospara inferir si se ha conservado o no la sustancía (Alcona, 2001 ¡.El prerrequisíto bósico para adquirir este conocimiento es la dc­

finición macroscópica de sustancia química (a partir de sus pro-

8 I Alambique: D,diC'tlca dr la~ Clcncias b.prriment.Ms. n, 040· ó1bnl 2004

piedades específicas) y cómo se diferencia procedimentalmentede una mezcla. Un caso particular de especial dificultad es el sa­

ber distinguir un compuesto de una mezcla (Sanmartí, 1990).Por lo que respecta al concepto estructurante de sustancia, la

cuestión fundamental radica en que la ense,ianza de secundaria

no tiene en cuenta que para los estudiantes tiene un significado

sinónimo al de materia, matería! o producto, considerados co­

mo mezclas de elementos, tal y como se utiliza en el contexto

cotidiano (Furió y otros, 2000). Esto conlleva asociar al término

sustancia pura un significado de sustancia sin mezcla, es decir,

los últimos componentes de cualquier material serian identifi­

cados con los elementos quimicos (L1orens, 1987; Pozo y Gómez,

1998).

• Reconocer el proceso quimico, a escala macroscópica, como

cambio sustancial en el que al mezclar, por ejemplo, dos sustan­

cias (reactivos) se transforman en otras (productos de reacción)

que no son las mismas ni tampoco son cualesquiera.

Este reconocimiento implica saber relacionar los reactivos y los

productos de reacción gracias a la conservación de los elemen­

tos que contienen en su composición las sustancias iniciales. Un

caso particular de especial dificultad que se presentará a los es­tudiantes -como también sucedió históricamente- es el del

proceso de disolución (AA.W., 1998). En cambio. la idea de ele­

mento suele ser fácil para los estudiantes -basta con aprenderse

memoristicamente los símbolos- y por ello derivan de la fórmu­

la quimica qué elementos conforman un compuesto dado. Otra

cosa es que sepan ;¡plicar este conocimiento a fenómenos fami­

liares en el contexto cotidiano en el que no conocen la fórmula

quimica de la sustancia que se descompone -por ejemplo, azú­

car- o la de alguna de las sustancias que reaccionan o que se

producen .

• Saber interpretar, a escala microscópica, que en una reacción quí­

mica hay una redistribución de los atamos que form;¡n las sustan­

cias reaccionantes al transformarse en los productos de reacción.

El prerrequisito básico, en este caso, es l;¡ definición microscópica

de sustancia quimica, sabiendo que sus particulas serán todas

iguales (sean átomos, iones o moléculas) y saber distinguir cuando

en el sistema quimico hay una mezcla, diferenciando también

compuesto y mezcla. También h¡¡n de saber que se ha de conservar

el número de atomos de cada uno de los elementos que confor­

man \;]S sust;]ncias reaccionantes al transform,Jrse y formar los

productos de rearción. Asimismo, deber~n conocer el signific;]do

9 I AI.ambiqur Dld;l(, tu;a de las ClI:nnas hpcltlflrnUIt:\. n 40. :lbrd lODA

es lo quelden los¡antes:ambiocon?

de lo que es un esquema de reacción o ecuación quimica, en la que

se simbolizan mediante fórmulas quimicas los átomos y moléculas

de las sustancias que intervienen en la. reacción.

Los niveles de interpretación macroscópico y microscópico so­

bre los conceptos relevantes anteriormente citados se incluyen,a modo de resumen, en el anexo de este artículo.

Una vez definido lo que pretendemos lograr con la enseñanza,

planteamos como hipótesis de trabajo que la enseñanza habitualno consigue que los estudiantes de bachillerato científico com­

prendan qué son las sustancias y las reacciones quimicas, lo cualpuede ser debido a varias razones:

- No se tienen en cuenta las ideas y formas de razonar de los es­tudiantes.

- Se presentan deficiencias didácticas en la secuenciación decontenidos.

- No se suelen revisar los prerrequisitos conceptuales y procedi­

mentales al suponer que los estudiantes ya saben los concep­

tos macroscópicos de sustancia y de reacción quimica.

- La enseñanza habitual introduce rápidamente la simbologia

química superponiendo implícitamente las representaciones

macro y microscópicas de aquellos conceptos.

Teniendo en cuenta todo lo anterior, parece lógico suponer que los es­tudiantes van a tener dificultades en:

• Diferenciar sustancia y mezcla tanto a escala macro como mi­

croscópica y, en particular, no saber distinguir compuesto de

mezclo a nivel microscópico (Sanmarti, 1990).

Diferenciar un cambio físico de un c;lInbio quimico (Andersson,

1990), así como interpretar lo ocurrido tanto a nivel macro co­

mo microscópico.

• Comprender el significado de las fórmulas químicas y asociarlasúnicamente a las sustancias.

En el siguiente apartado vamos a ver qué es lo que saben los estudian­

tes sobre los cambios químicos.

Con objeto de averiguar qué es lo que entienden los estudiantes pOI

cambio quimico y si comprenden los prerrequisitos mencionados en el

apartado anterior, se ha planteado un diseño experimental que consta

de dos cuestionarios. En ellos se pretende averiguar, por una partr, si

los estudiantes diferencian claramente entre los conceptos de mezcla

10 I Alambiqu<: Dldíir:ltca d( las Cfrnu.n h:O"'flml'ntil'rs. n 40 • .,uflll004

de sustancias simples y compuesto quimico, y por otra, y en relación

con lo anterior, si interpretan una reacción quimica en términos de re­

combinación de los elementos de las sustancias iniciales.

El primero de los cuestionarios consta de cinco y el segundo deseis items. En ambos casos se plantean las siguientes cuestiones:

• Clasificación de sistem~s materiales en mezclas y sustancias.

• Identificación de sustancias simples y compuestas.

• Diferenciación entre compuestos y mezclas.

• Diferenciación entre cambio fisico y cambio quimico.

• Interpretación de una reacción quimica a varios niveles de representación.

• Interpretación de las fórmulas quimicas.

En relación con estos cuestionarios, y a modo de ejemplificación, en el

anexo se incluyen los ítems del cuestionario 1.

La muestra incluye, por una parte, 50 estudiantes de 1" de bachi­

llerato (16-17 años) para ambQs cuestionarios y, por otra, 77 y 75 estu­

diantes de 2' de bachillerato (17-18 arios), para el primero y el segundo

cuestionario, respectivamente. Se trata de estudiantes de tres centros

de bachillerato (dos públicos y uno privado) de Guipúzcoa Las pruebas

que se realizaron con los estudiantes de 2' se llevaron a cabo al iniciodel curso escolar 2000/2001; mientras que con los estudiantes de 1" se

realizaron al final del primer trimestre de dicho curso, una vez conclui­

do el estudio del terna de las reacciones quimicas.

A continuación se muestran los aspectos más importantes a desta­

car en relación con los resultados obtenidos. Más de la mitad del total

de los estudiantes encuestados (55,10/0) no diferencian sustancia y

mezcla a escala macroscópica -ver enunciado del ítem 1 en el Anexo-.

Se incluyen, a modo de ejemplificación, algunas de las respuestas equi­vocadas de los estudiantes en relación con estas cuestiones:

Ejemplos de identificación entre sustancia, materia y material"Una sustancia es toda l11~teria, todo lo que es material, y está compuesto por

átomos.' (Izaskun, 2' de bachillerato).

"Es toda materia de la que se puede medir su masa, volumen ..' [Borja, 2' de

bachi Ilerato).

Ejemplo de identificación entre sustancia y mezcla

.Es una mezcla homogénea o heterogénea compueq~ por elemcntos o com­

puestos.» (Sonia, l' de bachillerato).

.Son ~ustancia~, el aire, el agua, el azufre, el salrumanle, el cohre, la leche, elbicarbonato sódico y el zumo de naranja Tod()~ menos la luz y la~ onrl,ls por­que estos no son l11~terla.' IGabnel, 1" de bachillerJto).

l1IAI:- •••h, ••..•. n.,l~~ •.••..••~, ... r-,._._ .. ·c._ -_ .• _•. - ••• "' ••... ""••••

El porcentaje de equivocaciones al tratar de identificar sustancias a es­cala microscópica en el cuestionario 2 también es muy elevado (75,2%).

Por otra parte, las confusiones entre sustancía compuesta y mezcla (al

contestar al ítem 2 del primer cuestionario -ver anexo-) son muy ele­

vadas en ambas muestras (algo superior al 80% del total). Los porcenta­

jes de respuestas válidas obtenidos en las cuestiones relativas a ladiferenciación entre cambio físico y cambio químico en ambos niveles

de descripción (26,4%), así como la interpretación de una reacción quí­

mica a nivel daltoniano (24,4%) -ver item 4 del primer cuestionario

en anexo- son muy bajos. Veamos algunos ejemplos de las respuestas

de los estudiantes respecto al tipo de cambio que ha tenido lugar du- Conclusionesrante la evaporación del metanol al plantear a los estudiantes la si­

guiente cuestión:

•Al calentar un vaso que contiene cierto volumen de metanol (CHJOH), estese evapora totalmente. Explica si se trata de un cambio fisico o de un cambio

químico y representa mediante bolitas, que simbolizan los átomos, el liquido

inicial en el vaso y el vapor que se ha obtenido al calentan.

Ejemplos de confusiones entre cambio físico y cambio químico

• Es un proceso quimico ya que los átomos que forman el metanol se han se­

parado (se han roto los enlaces), creándose gases: CHJOH -+ CO + 2 H22. (Er­nesto, 2" de bachillerato).

.Es un cambio quimico porque el metanol para evaporarse tiene que entrar encontacto con el aire:

CHJOH + O2 -+ CO2 + H20. [Edurne, 2" de bachillerato).«Ha habido un cambio físico y químico, quimico por la evaporación. [Mikel, 1"de bachillerato).

.Se trata de un cambio quimico y físico. ya que el liquido pasa a gas y además:

CHJOH -+ CO2 + H20. (Patricia, 2" de bachillerato).

Los resultados también ponen de manifiesto que un elevado porcentaje

de estudiantes tiene dificultades a la hora de interpretar el significado de

las fórmulas químicas (por ejemplo, atribuyéndolas a mezclas) y solo un

39,4% las asocia únicamente con sustancias (ver ítem 3 del cuestionario

1). Por otra parte, solo un 28% de los estudiantes conoce el significado de

los subíndices de las fórmulas y relaciona bien los niveles simbólico y mi­croscópico de representación (cuestionario 2). Las confusiones al inter­

pretar el significado de una ecuación química (debidas principalmente ano tener en cuenta la conservación del número de átomos de cada ele­

mento o a no comprender el significado de los coeficientes en la ecua­

ción) son elevadas en ambas muestras y el porcentaje de respuesta válidatotal es inferior al 50% (43,30/0) -ver ítem 5 del cuestionario 1.

12 I AI~mbiqu~ Didactlca de las CI~nrlas Eap~rtmrntalts. n "'O. abril 2004

Los bajos porcentajes de respuestas correctas obtenidos al tratar

de interpretar un cambio quimico (cuestionario 2) -la mayoria de losestudiantes se limita a describirlo sin interpretarlo tal como otros tra­

bajos han puesto de manifiesto (Solsona e Izquierdo, 1998)- parecen

apoyar la idea de que el criterio utilizado por los estudiantes para deci­

dir si haya no cambio sustancial está en relación con considerar la per­manencia o no de una sola de las propiedades observables más

relevantes (el color o el aspecto) de la sustancia.

Los resultados obtenidos están de acuerdo con la hipótesis de partida y

muestran el elevado nivel de dificultad que representa para los estu­

diantes establecer relaciones entre los niveles macroscópico, microscó­

pico y simbólico de descripción .En resumen, los estudiantes tienen dificultades para distinguir cuan­

do hay una mezcla, un compuesto o una sustancia simple en un sistema

químico. Estas confusiones pueden estar relacionadas con la creencia de

que todo está mezclado y de que cualquier material (mezcla, sustancia o

compuesto) está formado por una mezcla (o combinación) de sustancias

más simples (.puras") a las que llamamos elementos químicos .

La conclusión más importante de este trabajo es que el bajo rendi­

miento observado en el aprendizaje significativo del concepto de reac­

ción puede explicar, en parte, el correspondiente bajo porcentaje de

comprensión de la idea de sustancia. Desde este punto de vista, la inter­

pretación empírica de una reacción química como cambio sustancial es

un prerrequisito que los estudiantes han de dominar para poder com­

prender lo que significa, desde el punto de vista atomista, una reacción

química.

Son varias las implícaciones didácticas que pueden denucirse de

este trabajo:

• No pueden darse por sabidos prerrequisitos fundamentales a la

hora de facilitar la construcción de un concepto complejo cuyo

significado depende de ellos, siendo necesario efectuar su revi­

sión al iniciar el aprendizaje.

• En la educación secundaria obligatoria el estudio de los cambios

que pueden sufrir los materiales se debería estructurar en torno

a la idea quimica de sustancia y sus transformaciones según el

siguiente esquema:Estudio macroscópico de los gases (poniendo de manifiesto su ca­

rácter material) y su modelización microscópica.

Estudio de los cambios fisicos, por ejemplo mostrando como los ga­ses se licuan, se solidifican.

1 3 I Alambique: DidaCltC3 de: las Clcnclas Expc,imcnlal(s. n 40· abril JOO'"

IIllCILdlllUIU ue t:x~ertenClas I

tI I~"" I ••..al IIVtV UC CAtJCIICIIt.,:laS I

Rafael Azcona. lES Talaia. Hondarribia (GuipLlzcoa).

ro [email protected]

2. En los esquemas que apareccn a continu;¡ción se han represent;¡do me­diante bolitas, que simboliz;¡n los átomos, las estructuras de v;¡rios matc­

riales (2 sólidos y 4 gaseosos). Indica cuáles corresponden a una sustancia

compuesto.

Cuestionario 1

1. ¿Cómo le explicarias a un/a compañero/;¡ que es una sustancia7

En la list;¡ que se indica a continuación, subraya los nombres que creas queestán form;¡dos por una sustancia (puedes dar explicaciones si lo considera~

conveniente):

luz, aire, agua, ;¡zufre, salfumante (disolución acuosa de ácido clorhídrico),

cobre, leche, bicarbonato de sodio, onda de radio y zumo de naranja.

Explicaciones:

LLORENS, J.A. (1987): propuesto y aplicacián de uno metodologia fiara el análi­

sis de la adquisición de conceptos en lo introducción o la teoria atómico-mo­lecular: percepción de los hechos experimentales, sus representaciones y el uso

de/lenguaje en alumnos de formación profesional Y bachillerato. Tesis docto-ral. Valencia. Universitat de Valencia.

POZO, J.I.; GÓMEZ, M.A. (1998): Aprender y enseriar ciencia. Del conocimientocotidiano al conocimiento cientifica. Madrid. Morata.

SANMARTi, N. (1990): Estudio sobre los dificultades de los estudiantes en la

comprensión de lo diferenciación entre 105 conceptos de mezclo y de compues­to. Tesis doctoral. Barcelona. Universitat Autónoma de Barcelona.

SOLSONA, N.; IZQUIERDO, M. (1998): "La conservación del elemento, una idea

inexistente en el alumnado de secundaria. en Alambique, n. 17, pp. 76-84.

TABER, K.S. (1995): "An analogy for discussing progression in learning che­

mistry" en ScllDol Science Review, vol. 76, n. 276, pp. 91-95.

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c9~C*)11R~

DCBA

~ta~~~~

Explicaciones:

Anexo

Dirección

de contacto

Estas tres clases de sistemas (mezclas, compuestos y sustancias

simples) también han de interpretarse microscópicamente con la

hipótesis atómica (la hipótesis molecular se deja para más tarde

cuando se estudien las reacciones entre gases) .

• Esta interpretación teórica de las sustancias puede ayudarse P<J­

ra su comprensión con una representación simbólica coherente

que se justificaría más adelante. Finalmente, se puede proceder

a la introducción macroscópic<J de los cambios químicos como

cambios sustanciales (en los que se conservan los elementos pe­

ro no las sustancias, ni tan siquiera las simples). Esta conservación

va a permitir relacionar los reactivos con los productos posibles.

De ahí se pasará a interpretar microscópica mente los cambios quí­

micos y simbólicamente sus esquemas de reacción (Bullejos, 2001).

Estudio de los cambios quimicos en varias fases:

1. Clasificación de los sistemas materiales en mezclas y sustancias

atendiendo a la existencia o no de propiedades específicas (con­

cepto macroscópico de sustancia como cuerpo que tiene un

conjunto de propiedades características).

2. Introducción de una segunda clasíficación: los conceptos ma­

croscópicos de sustancia compuesta y de sustancia simple.

3. Introducción del concepto de elemento químico.

AA.W. (1998): ,Ideas previas en estudiantes de B;¡chillerato sobre conceptos

básicos de quimica: vinculados;¡1 terna de disoluciones" en Educación Quimico,

vol. 9, n. 3, pp. 155-162.

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14 I AI.mbiouf' O¡,H,.t,,. .• A. 1 ••• ,..: __ ••

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IIllerCcH"0I0 oe eXperienCIaS 1

Niveles de interpretación macroscópico y microscópico a adquirirpor los estudiantes para la comprensión de los procesos químicos

3. ¿A cuáles de los siguientes sistemas materiales les asignarías una fórmula? Encaso afirmativo. escribela y dibuja cómo seria su estructura atómica si pu­dieses verla con un instrumento de observacíón.

DDDDDD

4. Se adicinna ácido clorhidrico concentrado (HCI) a polvo gris de cinc (Zn) _véase dibujo. Inmediatamentc se observa cómo se desprende un gas (hidró­geno). Al cabo de poco tiempo se ve que queda una disolución transparente.Justifica qué ha ocurrido con el cinc y cómo se explica este proceso desde elpunto de vista químico (esto es. con átomos y moléculas).

Interpretación microscópica

Evaporacióndel agua

~ca ~~ fijo• a. ~ ea.u ~ 0.0-,---- --, -'. ----i

I

Compuesto: Formado por particulas com­plejas todas iguales (con átomos de los ele­mentos que lo forman).

Sustancia: material formado por un con­junto de partículas iguales.

1°)Un mismoelementoquimico puededar lugara una o variassustanciassimples.

Cambio lisieo: Lasparticulas constituyentesde las sustancias no cambian.

[ db~q¡p ~

r€ q¡p c1bq¡pdb'ai q¡pBt

Cambio fisico: No se forma n

nuevas sustancias y solo cam­bia el estado fisico de la sus­tancia.

Sustancio: Material que tieneun conjunto de propiedadescaracterísticas invariables.

Interpretación macroscópica

Sustancia simple: La que nopuede descomponerse en otrasmás sencillas.

Sustancia Compuesta: La quese puede descomponer enotras más sencillas por proce­dimientos químicos.

f)el

g

d)

DESPUÉS

c)b)

ANTES

~rr:-=

a)

al Una porción de cinc en polvo:

b) Un poco de agua:

c) El aire de una botella:

d) Una disolución acuosa de ácido clorhídrico:

el Una porción de cloruro de sodio:

Explicacíones:

Reacción quimica:

Los productos de reacción tienen particu­

las diferentes de las de los reactivos. Hayuna reestructuración de las particulas .

C(s) + 02 (g) ------ CO2 (g)La conservación dc la masa es conse-cuencia de la conservación de los atomos

en el compuesto.Las proporciones constantes son conse­cuenCiade la composición de las sustancias.

~~-~L

Explicaciones:

5. El hidrógeno y el nitrógeno re;)ccionan segun la ecuación:

3 H2 (g) + Nz (g) - 2 NHJ (g)

Imagínate que disponemos de una pequeña muestra de hidrógeno y de ni­trógeno que van a reaccionar. Esta muestra contiene cierto numero de molé­culas de cada sustancia (como se observa en la figura):

~~~~Hidrógeno Nitrógeno

Dibuja un diagrama en el que se muestre la mezcla resultante cuando hayafinalizado la r('acción y explícalo.

.'

Reacción quimiea:Se forman nuevas sustan­cias.

La masa se conserva cons­tante.

Las sustancias que partici­

pan en la reacción est;in enuna proporción de masaconstante.

Reaclivos Reactivoenexceso

~Productodela reacción

16 I Alambiquf Old~CllC~ d( las (¡(lIelaS hp(,flmrntaln • n 40. abol1004