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Un enfoque integral en los laboratorios docentes de Química

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Un enfoque integral en los laboratorios docentes 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.

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Un enfoque integral en los laboratorios

docentes 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

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ENSEÑANZA DE LA QUIMICA

Metodología de la investigación científica

(MÉTODO CIENTIFICO)

Curso teórico

Curso Práctico

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Introducción del Método científico

en el curso práctico

Formulación de un

problema químico

Validación Experimental

(no siempre evidente)

Hipótesis

Deducciones lógicas de

los resultados que avalen

las conclusiones

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ENFOQUE ECOLOGICO

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.

INDUSTRIA QUIMICA

Es responsable en parte de contaminar el medio ambiente

No se utiliza el 100% de la

materia prima

Los procesos de separación

y purificación generan

residuos

adicionales que pocas veces

se pueden reutilizar.

No se produce exclusivamente el

producto principal del proceso

industrial

Residuos peligrosos

Manejo adecuado por especialistas

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Planeamiento del manejo de

residuos en un laboratorio

Forma en que se llevará

a cabo el tratamiento

INCLUYE

Destino de los residuos

Tipos y cantidades de

residuos que se pueden

generar

Resultado del análisis

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Como resultado del análisis

Se puede rediseñar

el experimento

Emplear materiales alternativos

Controlar costos

Reducir riesgos

personales y del medio

ambiente

Implantar técnicas para

minimizar residuos

Generar residuos fáciles de

destruir

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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.

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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 realización

del experimento originalmente concebido.

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Actividades que debe realizar el

estudiante para solucionar el problema

Planteamiento de

la hipótesis

Confección de la

Técnica operatoria

Elaboración del Diagrama

De Flujo Ecológico

Selección de materiales

y reactivos

Realización de los experimentos

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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.

Organización de cada actividad

docente

  • 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.

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

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Disciplina Química General

Tipos de Problemas

Deben ser redactados de forma que simulen

una situación real

Seleccionar un método para la purificación

de una sustancia

Determinación de un parámetro químico físico

de una reacción química

Síntesis de sustancias inorgánicas

Resolver el problema con un mínimo de afectación

al medio ambiente

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METODOLOGÍA

QUÍMICA GENERAL

1er Ciclo

3er Ciclo

2do Ciclo

Búsqueda de peligrosidad

y toxicidad de reactivos

Químicos.

Aprendizaje de la confección de un Diagrama de Flujo Ecológico

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

Confección del Diagrama

de Flujo Ecológico.

Análisis de los residuos que

pueden ser desechados o no.

Ambos aspectos con ayuda

del profesor.

ejemplo de problema
Ejemplo 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?

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Vaso de precipitado

15 g de CuO

96 mL H2SO4

8 mL H2O2

Calentar (T<100oC)

Agitar

Filtrar por gravedad

R1

Filtrado

Filtro

R1: Impurezas poco solubles del CuO

GUARDAR

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Concentrar (V=40 mL)

Enfriar en baño de hielo

Filtrar a presión reducida

Filtro

Filtrado

Secar en papel toalla

Pesar y medir T

Pesar

R2

Aguas madres

R2: Aguas madres (disolución saturada de CuSO4

y exceso de H2SO4)

NEUTRALIZAR Y DESECHAR

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Química Orgánica

Tipos de Problemas

Deben ser redactados de forma que simulen

una situación real

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:
  • identificación de grupos funcionales
  • separación o purificación de compuestos

Realizar una misma

reacción química

en diferentes condiciones

ejemplo de problema1
Ejemplo de problema

El Ministerio de la Industria Básica ha solicitado:

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

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Actividades que debe realizar el

estudiante para solucionar el problema

Acido sulfanílico

ANILINA

Sal de Diazonio del

Acido sulfanílico

Naranja II

Tinción de muestras blancas

de tejido de algodón

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Obtención del ácido sulfanílico

Anilina + H2SO4

campana

Líquido

Sólido

Acido sulfanílico +

trazas de anilina +

agua + H2SO4

Acido sulfanílico crudo

Líquido

Sólido

R1

Carbón activado

con anilina

Líquido

Acido sulfanílico

en solución

Sólido

R2

Enfriar y filtrar

Líquido

Sólido

Acido sufanílico

Agua ácida

R3

Líquido

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

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

1) calentar entre 170-180 durante 1.5hs

2) Dejar enfriar

3) Verter la mezcla en hielo y agua. Agite

5) Recristalizar en caliente con agua y carbón activado

6) Filtrar en caliente

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Organización de cada actividad

docente

      • 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
  • 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
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CONCLUSIONES

CONTRIBUCIÓN A LA FORMACIÓN DE LA CONCIENCIA

AMBIENTALISTA

EN ESTUDIANTES Y PROFESORES.

Integración del Enfoque

Ecológico y el Método

Científico

en las disciplinas

de Q. General y

Q. Orgánica

Desarrollo de

metodologías

para el

tratamiento de

residuales

de los

laboratorios docentes

Nuevo diseño de

prácticas de

laboratorio de las

disciplinas

Q. General y Q. Orgánica

ad