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

ENSEÑANZA DE LA QUIMICA Metodología de la investigación científica (MÉTODO CIENTIFICO) Curso teórico Curso Práctico

Introducción del Método científico Validación Experimental en el curso práctico Formulación de un problema químico Validación Experimental (no siempre evidente) Hipótesis Deducciones lógicas de los resultados que avalen las conclusiones

Residuos peligrosos Manejo adecuado por especialistas 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

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

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

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 realización del experimento originalmente concebido.

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

3.-Formulación de la Hipótesis. Organización de cada actividad 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

Deben ser redactados de forma que simulen 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

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 ¿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?

R1: Impurezas poco solubles del CuO Vaso de precipitado 15 g de CuO 96 mL H2SO4 8 mL H2O2 Calentar (T<100oC) Agitar Filtrar por gravedad Filtrado Filtro R1 R1: Impurezas poco solubles del CuO GUARDAR

R2: Aguas madres (disolución saturada de CuSO4 NEUTRALIZAR Y DESECHAR Concentrar (V=40 mL) Enfriar en baño de hielo Filtrar a presión reducida Filtro Filtrado Secar en papel toalla Pesar Pesar y medir T Aguas madres R2 R2: Aguas madres (disolución saturada de CuSO4 y exceso de H2SO4) NEUTRALIZAR Y DESECHAR

Realizar una misma reacción química variando la naturaleza 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 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 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

5) Recristalizar en caliente con agua y carbón activado Obtención del ácido sulfanílico TRATAMIENTO DE RESIDUALES R2: El sólido impregnado en anilina es fundamentalmente carbón activado y se manda a incineración Sólido Anilina + H2SO4 campana Líquido Acido sulfanílico crudo Acido sulfanílico + trazas de anilina + agua + H2SO4 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 Acido sulfanílico en solución Carbón activado con anilina Sólido Líquido Líquido R1 Acido sufanílico Agua ácida Sólido Enfriar y filtrar Líquido R2 Sólido R3 Líquido

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

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