Presentación de PowerPoint - Technical University of Valencia
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Juan A. Llorens-Molina Escuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural El establecimiento de la Ley Periódica de los Elementos Químicos. Reflexiones educativas
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Juan A. Llorens-MolinaEscuela Técnica Superior de Ingeniería Agronómica y del Medio Natural
El establecimiento de la Ley Periódica de los Elementos Químicos. Reflexiones educativas
El establecimiento de la Ley Periódica de los Elementos Químicos. Reflexiones educativas
Objetivos:
• Describir brevemente el proceso histórico que llevó al establecimiento de la Ley Periódica de los elementos químicos.
• Extraer consecuencias de dicha proceso en relación al aprendizaje de la química y de las ciencias en general.
Hacia mediados del S. XIX ya habían sido descubiertos numerosos elementos (unos 60), determinando sus propiedades. Cabe destacar la contribución del químico sueco Berzelius
Hasta 1500
Entre 1500 y 1800
Hasta 1849
Berzelius (1779-1848)
El establecimiento de la Ley Periódica de los Elementos Químicos. Reflexiones educativas
La ordenación por el peso atómico fue la base de los primeros intentos de clasificación.
Triadas de Dobereiner
Li 6,94* Ca 40,08 Cl 35,46
Na 22,99
(6,94+39,10)/2 =
23,02
Sr 87.63
(40,08+137,36)/2 =
88,72
Br 79,92
(35,46 + 126,91)/2 =
81,19
K 39,10 Ba 137,36 I 126,91
*Valores aceptados en época de Berzelius tomando como referencia 16,0000 para el oxígeno
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Ley de las octavas de Newlands
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Hélice telúrica de Chancourtois, 1862
Ordena los elementos (no todos lo eran) en una diagonal según su peso atómico y en la espiral resultante las columnas incluían los elementos de propiedades similares.
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Sin embargo, la confusión entre los conceptos de peso atómico, peso molecular y peso equivalente era un obstáculo para una ordenación adecuada de los elementos. Asimismo, no todos los elementos lo eran realmente.
Por ejemplo, al oxígeno se le asignaba: • Peso equivalente: 8• Peso atómico: 16• Peso molecular: 32
Era necesario un esfuerzo de clarificación conceptual. El impulso decisivo fue, entre otras, la aportación de Stanislao Cannizzaro en el congreso de Karlsruhe (1860)
Una aportación que sería decisiva en la tabla periódica de Meyer y Mendeléiev fue la teoría de la valencia, introducida por Edgar Frankland en 1852
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Congreso de Karlsruhe (1860)Stanislao Cannizzaro introduce la distinción entre átomo y molécula y clarifica el concepto de peso atómico basándose en la aceptación de la hipótesis (convertida ya en ley) de Avogadro.
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Lothar Meyer: periodicidad de los volúmenes atómicos de los elementos.
K
Cs
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La gráfica representa la variación de volumen para un átomo-gramo de los distintos elementos, en función de su peso atómico
Rb
K
Na
Li
LiNa
K
Rb
Cs
Mendeléiev ordenó los elementos por sus pesos atómicos, pero teniendo en cuenta también su valencia (el tipo de compuestos que formaban con H y O) y propiedades.
Para ello tuvo que situar en algún caso (Te y I, por ejemplo) el elemento de menor peso atómico a continuación.
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Revista alemana Zeitschrift fϋr Chemie (1869).
Te (127,60)
Te 128 ?I 127
Te 125I 127
1869 1871Actuales
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Revista alemana Zeitschrift fϋr Chemie (1869).
Ga (69,7) en 1875
Ge (72,3) en 1886
El éxito de la ley periódica vino en gran parte por que mostró su carácter predictivo, permitiendo rellenar ciertos “huecos” en la tabla.
Propiedad Ekaaluminio Galio
masa atómica 68 69.72
densidad (g/cm³) 6.0 5.904
punto de fusión (°C) Bajo 29.78
fórmula del óxidoEa2O3 (densidad - 5.5 g cm−3)((soluble en álcalis y ácidos))
Ga2O3 (densidad - 5.88 g cm−3)(soluble en álcalis y ácidos)
fórmula del cloruro Ea2Cl6 (volátil) Ga2Cl6 (volátil)
Tras las aportaciones de Meyer y Mendeléiev la ordenación de los elementos todavía se enfrentaba a problemas relacionados con los pesos atómicos y la ubicación de los nuevos elementos que iban descubriéndose.
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El concepto de peso atómico, con ser muy útil, mostraba insuficiencias. Era necesario introducir un nuevo concepto que definiera con absoluta precisión la naturaleza de los elementos químicos.
https://tr.m.wikipedia.org/wiki/Dosya:Henry_Moseley_(1887-1915).jpg
La ley de Moseley permitió relacionar la frecuencia de la radiación X emitida cuando un haz de electrones incide sobre un metal con su número atómico.
El número atómico Z era la propiedad que definía al elemento químico, no su masa atómica que, desde el conocimiento de la estructura atómica, dependía de la distribución isotópica del elemento.
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Hasta 1500
Entre 1500 y 1800
Hasta 1849
Hasta 1899
La introducción de la espectroscopía dio lugar al descubrimiento de nuevos elementos como los gases nobles.
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La determinación precisa del número atómico, considerado como criterio de ordenación de los elementos, convirtió la tabla periódica en LEY PERIÓDICA, lo que ha permitido a los largo del S. XX y hasta la actualidad predecir la existencia de nuevos elementos que serían posteriormente identificados, muchos de ellos artificiales, obtenidos mediante reacciones nucleares.
Tabla periódica, a fecha de 1 de diciembre de 2018
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La Ley Periódica de los Elementos Químicos es considerada una de las mayores conquistas del saber humano ¿Qué podemos aprender desde el punto de vista educativo del proceso que llevó a su establecimiento?
Un rasgo fundamental del trabajo de Mendeléiev es su audacia. Tres
hechos para la reflexión:
• Es capaz de valorar las contribuciones de sus colegas y apoyarse certeramente en ellas (Cannizzaro)
• Desde una mente abierta, es capaz de valorar diferentes alternativas, no centrándose exclusivamente en el criterio de ordenación por pesos atómicos, sino que lo relativiza incorporando la valencia y las propiedades físicas.
• Sobre todo, es capaz de creer en su propuesta en un grado tal que es capaz de predecir elementos desconocidos, lo que fue su gran éxito.
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• Mostrar qué sentido tienen los conceptos, en qué contexto surgen, qué retos tratan de superar, cuáles son su alcance y limitaciones.
• Dar oportunidades para su aplicación. El que aprende debe percibir su utilidad.
Carácter instrumental y dinámico de los conceptos.
El concepto no es algo acabado, terminal, sino una herramienta para seguir avanzando. Por eso es importante hacer explícita su provisionalidad y su carácter instrumental, lo que implica:
ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE
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Los conceptos científicos son herramientas predictivas: tabla de Mendeléiev
Los conceptos básicos: orientación y guía para la construcción del conocimiento científico.
A lo largo del proceso que llevó a la tabla periódica actual, hubo una clarificación progresiva de los conceptos. Compartir significados es la condición para avanzar. ¿Compartimos docentes y estudiantes el significado de los conceptos que utilizamos en clase? ¿Hasta qué punto el medio cultural, expresado en el lenguaje cotidiano facilita o dificulta el compartir significados?
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La diferencia entre unas cartas y otras expresa cómo debe ser el aprendizaje de conceptos: una estructura ordenada, dónde cada idea tiene sentido como resultado de las anteriores y como herramienta para avanzar.
Las adquisiciones dispersas, justificadas exclusivamente por un aparente éxito académico, además de generar frustración, muestran una imagen falsa de la ciencia.
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Hemos visto en el sistema periódico como los mismos hechos van reinterpretándose con las nuevas herramientas conceptuales.
El aprendizaje requiere un proceso continuo de reestructuración de las ideas, relacionándolas con otras y aplicándolas a nuevas situaciones. Esto exige, como la cristalización, TIEMPO, ESPACIO Y REPOSO.
¿Favorece la organización de nuestros grados ya asignaturas un proceso de este tipo?
La introducción de nuevas ideas es siempre la superación de un obstáculo, el resultado de un problema que debemos caracterizar cuya superación exige un esfuerzo colectivo.
La utilización del peso atómico como criterio para ordenar los elementos surgió como consecuencia de las contradicciones e incoherencias que surgieron cuando se intento simplemente a partir de sus propiedades.Sin embargo, el peso atómico también se mostró insuficiente como criterio definitivo de ordenación de los elementos, siendo el número atómico (Z) el concepto que lo permitió.
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El papel de la mujer en el desarrollo científico ha sido tradicionalmente olvidado. Su contribución al establecimiento de la Ley Periódica de los Elementos Químicos es un magnífico ejemplo de su papel fundamental.
Marie Curie (Varsovia 1867 - París 1934)
Lise Meitner (Viena 1878 – Cambridge 1968)
Marguerite Perey
(Villemomble 1909 – Louveciennes 1975)Ida Noddak (Lackhausen 1896 - Ahrweiler 1978)
La escalada a través de una serie de anclajes es una buena metáfora del progreso de la ciencia, y también de su aprendizaje. Anclajes sólidos, bien fundamentados y solamente los necesarios, aseguran el ascenso.Del mismo modo, conceptos claros y asequibles, bien ordenados, han hecho progresar la ciencia en general y su aprendizaje.Pero no olvidemos un importante hecho que nos muestra la imagen: alguien clavó primero en la roca las clavijas y los mosquetones.
A modo de conclusión: la escalada como metáfora del aprendizaje científico.
El establecimiento de la Ley Periódica de los Elementos Químicos. Reflexiones educativas
La ciencia: construcción humana y colectiva
En resumen:
• Se ha descrito, a grandes rasgos, el proceso histórico que llevó al establecimiento de la Ley Periódica de los elementos químicos.
• Se han formulado algunas reflexiones educativas, centradas principalmente en el papel del aprendizaje de conceptos
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