El interés por estudiar química y en general las ciencias ha venido disminuyendo las últimas décadas. Esta tendencia se ha intensificado los últimos años según (Galagovsky, 2005) en su estudio cita
“Enseñar ciencia y tecnología a las nuevas generaciones no es sencillo, y está demostrado que la motivación de los jóvenes por este tipo de educación ha decaído a nivel mundial. Una evidencia generalizada de este fenómeno es el decrecimiento en la matrícula de ingresantes en las carreras de ciencia o tecnología y la mala percepción del público en general sobre la ciencia como actividad humana”
Esta tendencia es una de las razones que lleva a estudiar y motivar el estudio de las ciencias.
En consecuencia, el rol como estudiantes, docentes y demás actores del proceso educativo deben aprender a identificar y analizar que factores o dificultades hay en el proceso cognitivo al desarrollar el mismo.
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La educación en el laboratorio de química se direcciona, en gran medida, en el desarrollo de prácticas con un objetivo de verificación de principios químicos (habilidades cognitivas) y el manejo de instrumentos y técnicas que aportan a las habilidades motoras. A pesar de esto, se ha encontrado según (Galagovsky L. R., 2007) citando a Jhon K. Gilbert y su investigación “Educación Química Hacia la Investigación Basada en La Ciencia Práctica De La Tecnología”. Que muchas veces lo que se aplica en el laboratorio en la etapa de enseñanza se implementa poco o nada en la industria. Por esa razón, desmotiva y disminuye la curiosidad en los estudiantes. Haciendo de este tipo de prácticas de repetición y verificación un tanto perjudiciales.
En consecuencia, es necesario plantear nuevas estrategias, formas y soluciones que propongan dinámicas diferentes a las tradicionales y contribuyan a mejorar el desarrollo cognitivo mientras se enlace con demandas y necesidades de la industria de la química y de las enseñanzas de la química.
Parte de enriquecer el trabajo es necesario describir, brevemente, algunos de los conceptos desarrollados en el Análisis Químico Orgánico del proyecto curricular de Licenciatura en Química
8.5.1. Análisis Químico Orgánico
Con el objetivo de enunciar lo mejor posible este concepto, es necesario mencionar que la química orgánica se encarga de estudiar los compuestos del carbono y por ende abarca los hidrocarburos y sus derivados. Consecuentemente, el análisis orgánico es un conjunto de procedimientos que tienen como objetivo identificar compuestos orgánicos puros, determinar los elementos que los constituyen y, por último, separar y reconocer los componentes de algunas mezclas. (Cabezas, 2013).
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Adicionalmente, se desarrollan conceptos como el potencial químico, energía libre de Gibbs, constante dieléctrica, polaridad etc. Estos tienen con fin demuestrar los comportamientos de estas funciones químicas.
8.5.2. Sustancia Química
Definir lo que estudia la química representa varios problemas para la enseñanza. Uno de ellos es que las definiciones frecuentemente involucran otros conceptos que habría que conocer antes (como materia, sustancia, sistema, transformaciones, reacciones, estructura, propiedades, etc.) o a los procesos (reacciones) (Andrés Raviolo, 2011).
Tres definiciones comunes de sustancia son:
“Sustancia es una forma de materia que tiene una composición definida (constante) y propiedades distintivas” (Chang, 2002)
“La definición molar estándar de una sustancia como un material que tiene un conjunto fijo y reproducible de propiedades específicas a una dada temperatura y presión” (Jensen, 1998; 818).
“Sustancia química es materia de composición constante, mejor caracterizada por las entidades de las que está compuesta (moléculas, unidades fórmula, átomos). Caracterizada por propiedades físicas como densidad, índice de refracción, conductividad eléctrica, punto de fusión, etc.” (McNaught y Wilkinson, 1997).
8.5.3. Nomenclatura Química Orgánica
Aquí, no nos dedicaremos a desarrollar las reglas para nombrar sustancias químicas a las que se llegó por consenso por académicos en la IUPAC. Solamente a mencionar su
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concepto brevemente. Además, se quiere remitir al lector, si es necesario, a repasar los lineamientos para nombrar sustancias químicas orgánicas según la norma.
El sistema para nombrar actualmente los compuestos orgánicos, conocido como sistema IUPAC, se basa en una serie de reglas muy sencillas que permiten nombrar cualquier compuesto orgánico a partir de su fórmula desarrollada, o viceversa (IUPAC, 1993).
Las sustancias orgánicas se clasifican en bloques que se caracterizan por tener un átomo o grupo atómico definido (grupo funcional) que le confiere a la molécula sus propiedades características. Una serie homóloga es el conjunto de compuestos orgánicos que tienen el mismo grupo funcional (L, 2015).
8.5.4. Solubilidad
La solubilidad, es la medida de la capacidad de cierta sustancia para disolverse en otra. Puede ser expresada en porcentaje de soluto o en unidades como moles por litro o gramos por litro. También, es importante destacar que no todas las sustancias se disuelven en los mismos solventes. Por ejemplo, el agua es solvente de la sal, pero no del aceite. Dicho de otra manera, la sal es soluble en agua, pero en cambio el aceite no lo es. (Vade Química, 2018)
8.5.5. Polaridad
La polaridad es una propiedad de las moléculas que representa la separación de las cargas eléctricas dentro de la molécula, según el número y tipo de enlaces que posea. El enlace covalente entre dos átomos puede ser polar o apolar. Esto depende del tipo de átomos
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que lo conforman: si los átomos son iguales, el enlace será apolar (ya que ningún átomo atrae con más fuerza los electrones). Pero, si los átomos son diferentes, el enlace estará polarizado hacia el átomo más electronegativo, ya que será el que atraiga el par de electrones con más fuerza (Perú, 2018).
8.5.6. Potencial Químico
El potencial químico, ayuda a comprender que tan propensa es una sustancia al cambio, bien sea, en su estado de agregación o al reaccionar con otras sustancias. Además, muestra su capacidad de redistribuirse. Es decir, entre mayor sea el potencial químico mayor será más activa. estos parámetros contribuyen en la predicción de la dirección de una reacción y cuales podrían ser los productos de este (Ya. Guerasimov, 1971).
8.5.7. Energía Libre De Gibbs
La energía libre de Gibbs es un potencial termodinámico que nos ayudad a entender que tan propensa es una sustancia al cambio, bien sea de fase o a reaccionar. En general a entender si el proceso será espontaneo o no; o si se mantendrá en equilibrio (Ya. Guerasimov, 1971).
8.5.8. Cromatografía En Placa Fina
La cromatografía en placa fina es un procedimiento analítico, rápido y sencillo, muy utilizado en laboratorios de química orgánica. Básicamente consiste en depositar la muestra cerca de un extremo de la lámina de vidrio o aluminio que previamente ha sido recubierta de una fina capa de adsorbente (fase estacionaria). Entonces, la lámina se coloca en una cubeta cerrada que contiene uno o varios disolventes mezclados (eluyente o fase móvil). A
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medida que la mezcla de disolventes asciende por capilaridad a través del adsorbente, se produce un reparto diferencial de los productos presentes en la muestra entre el disolvente y el adsorbente. Gracias a este proceso esta técnica permite determinar el grado de pureza de un compuesto, comparar muestras, realizar el seguimiento de una reacción, entre otras. (México, 2018)
8.5.9. Equilibrio Químico
Este proceso químico es un estado en el cual las actividades o concentraciones, según corresponda, no muestra cambios a lo largo del tiempo. Es decir, cuando las velocidades de reacción son iguales.
Consecuentemente, se entiende por equilibrio químico al momento en el cual las velocidades de reacción de dos reactivos se igualan en ambos sentidos y a partir de este momento la reacción parece estar “estática”. Por ejemplo, el número de moléculas de cualquier especie permanece constante (ya que se crean las mismas moléculas que las destruyen) y por ende también permanece constante la concentración de estas. De lo anterior se puede concluir que la reacción ha alcanzado un estado de equilibrio químico. (Aldea, 2018).
8.5.10. Rate Factor
El concepto de RF se entiende como un registro de una cantidad, cantidad donde se relacionan distancias, este valor dependerá de las condiciones de la placa, temperatura, vapor de saturación, etc. Por otro lado, RF se define matemáticamente como: (Suarez, 2018).
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a(Distancia que recorre la muestra desde el punto de aplicación) b(Distancia que recorre el solvente hasta el frente del eluyente) = 𝑅𝐹
Ilustración 1: Suarez, M. (2018). Ilustración concepto RF [Esquema].Recuperado de http://organica1.org/1311/1311_6.pdf
8.5.11. Capilaridad
Fenómeno que se relaciona directamente con la tensión superficial, por el cual un líquido asciende por tubos de pequeño diámetro y por entre láminas muy próximas. Pero no siempre ocurre así debido a que la atracción entre moléculas iguales (cohesión) y moléculas diferentes (adhesión) son fuerzas que dependen de las sustancias. Por lo tanto, el menisco podrá ser cóncavo, plano o convexo, dependiendo de la acción combinada de las fuerzas de adherencia A y de cohesión C, que definen el ángulo α de contacto en la vecindad, y de la gravedad. (Escobar, 2018).