Vicente Martí Centelles

Presentación del tema: "Vicente Martí Centelles"— Transcripción de la presentación:

1 Vicente Martí Centelles
Dep. Química Inorgánica y Orgánica Universitat Jaume I Introducción a la Síntesis Química. Prácticas de laboratorio para Secundaria Buenas tardes a todo el mundo, yo soy Vicente y actuamente soy estudiante de doctorado en la UJI en el departamento de Química Inoranica y Orgánica, concretamente estoy trabajando en la síntesis y aplicaciónes de compuestos pseudopeptídicos. Una de las cosas que mas me llamó la atención cuando estudiaba ESO y bachillerato, era la falta de medios que habia en el instituto. Por ejemplo, no teniamos la asignatura de laboratirio ni de física ni de química. Con lo cual no visitamos el laboratorio ni siquiera para hacer una valoración ácido báse. Con esto quiero decir, que la falta de medios y la poca inversión en el cambio de plan de estudios que se hizo hace unos 10 años nos ha marcado para siempre... En esta charla de hoy, no solo quiero expicar una práctica, sino una idea que va mucho más allá de las ecuaciones y fórmulas, que es como ven los alumos la física y la química. Mi intención es mostrar a los profesores que el objetivo de estudiar física y la química no es que los alumos aprendan a hacer de memória los ejercicios que aparacen al final de cada tema, sino despertar la curiosidad de saber el porqué de las cosas. I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química 27 de Marzo de 2009 1

2 Índice Química, Física y matemáticas Prácticas de laboratorio
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Índice Química, Física y matemáticas Prácticas de laboratorio Obtención y caracterización de ácido fumarico y ácido maleico Conclusiones Voy a dividir la charla en diferentes partes: Primero veremos por ecima el estado actual de la fisica y la química en bachillerato ya que mi compayera Jenifer ya ha comentado antes el estado actual y la problematica que se deriva. A continuación vermos un poco como se suelen plantear las prácticas de laboratorio y como es posible mejorarlas para atraer la atención del alumno y hacerle pernsar y que tenga curiosidad por lo que esta haciendo. Despues veremos la práctica de síntesis y caracterización que propongo Finalmente las conclusiones y el planteamiento para el futuro. 2

3 Química, Física, Matemáticas
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Química, Física, Matemáticas Alumnos que no se matriculan de alguna de estas asignaturas por que son las “complicadas” y les baja la media. En 1º de Química hay matemáticas, física y además es fundamental para entender otras asignaturas. Laboratorio en bachillerato es optativo, hay institutos en los que no se oferta. Esto lleva a una inseguridad en el laboratorio de la universidad. La visión que tienen los alumnos sobre la química, la física y las matemáticas y todas las ciencias en general es muy mala. Pero esto no es soló culpa de los alumnos sino de toda la sociedad. Con esto quiero decir que es bastante habitual escuchar cosas como que “la ciéncia no es cultura”, “sin productos químicos”, la mayoria de las noticias que aparecen sobre química en los medios de comunicación es para anunciar alguna desgracia, omitiendo los avances científicos que se producen diariamente. cuando sabemos todos nosotros que esto no es cierto. Tambien hay que destacar que un buen científico que llege al máximo nivel (un premio nobel), nunca será equiparable a un deportista o un actor de cine. Si a esta visión negativa sobre nuestra profesión ademas de la mayor dificultad (vamos que es difícil aprovar solo estudiando unas horas antes del examen sin llevar al dia la asignatura) hacen que los estudiantes busquen otros caminos menos pedregosos cuando pueden elegir. Además muchos de los estudiantes que van a la universidad carecen de los conocimientos básicos sobre matemáticas, biología, física o química con lo cual el escalón entre el instituto es mucho mayor. Y la razón es simplemente que el nivel que llevan no es el adecuado debido a que el actual plan de estudios de la ESO-bachillerato esta muy mal diseñando. A lo que las prácticas de laboratorio se refiere, más de lo mismo. Se trata de una asignatura optativa, y por tanto hay alumnos que van a la universidad sin haber hecho ninguna práctia básica de laboratorio lo que crea inseguridad. 3

4 Prácticas de laboratorio
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Prácticas de laboratorio Volumetrías (ácido base, precidpitación), cálculos... Ácidos, bases, cationes... ¿existen otros reactivos? ¿Memorias o informes? ¿Síntesis? ¿Caracterización? Cambiando ya de tema, y centrandonos en la estructura de las prácticas de laboratorio es muy parecida en todas: basicamente nos basmos en reacciónes como valoraciones ácido base... Después el alumno con los datos que obtiene en el laboratorio tiene que hacer los cálculos correspondientes para obtener la concentración exacta... y entregar un informe. Como todas las prácticas tienen esta estructura tan monotona podemos estar saturando al alumno, obligandole a que actúe de forma mecánica y que se olbide que en las ciéncias lo mas importante es saber el porqué de las cosas. Por tanto en esta práctica se propone algo diferente: que el alumno sintetize y caracterize dos compuestos orgánicos. 4

5 Obtención y caracterización de ácido fumarico y ácido maleico
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Obtención y caracterización de ácido fumarico y ácido maleico Es importante la capacidad de interpretación de la práctica por parte del alumno. En esta práctica el alumno debe de aislar y purificar 2 productos químicos. Se tienen que caracterizar los dos productos. Se debe de asignar la estructura química a partir de dichos ensayos de caracterización. La Práctica consiste en la obtención y caracterización de ácido fumarico y ácido maleico a partier del anhídrido maleico. Es importante la capacidad de interpretación de la práctica por parte del alumno. En esta práctica el alumno debe de aislar y purificar 2 productos químicos. Se tienen que caracterizar los dos productos Se debe de asignar la estructura química a partir de dichos ensayos de caracterización. 5

6 La hidrólisis de anhídrido maleico produce ácido maleico
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química La hidrólisis de anhídrido maleico produce ácido maleico El ácido maléico que queda disuelto se trata con HCl y calor para obtener ácido fumárico La reacción que se llevará a cabo es una hidrólisis del anhídrido maleico. 6

7 Se trata de una práctica de síntesis de Química Orgánica.
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Se trata de una práctica de síntesis de Química Orgánica. Estas son las formulas químicas de los productos que se tienen que obtener en esta práctica. 7

8 Reactivos y materiales
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Reactivos y materiales Reactivos Anhídrido Maleico: Sigma Aldrich purum, ≥98.0% (NT) (Fluka) KG-F 1Kg euros KG-F 5Kg euros El anhídidico malecio se puede obtener en cantidad de kilos, y es muy económico. Por tanto se puede usar en prácticas para el instituto sin que sea ningun problema desde el punto de vista económico. 8

9 Reactivos y materiales
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Reactivos y materiales Materiales Placas de TLC Scharlab Placas de cromatografia Aluchrom Si, 0,25mm, 20x20 Macherey-Nagel 25 unidades euros Se pueden preparar 1250 placas de 2x4cm (0,08 euros/placa)‏ Las placas de cromatografía son un poco más caras pero salen muchas, y por tanto el precio cada placa de 2x4cm es bajo. 9

10 Reactivos y materiales
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Reactivos y materiales Materiales Probeta Erlenmeyer Bunsen con trípode o placa calefactora Pinza de madera Tubo de ensayo Jeringa, Papel de filtro Acetato de etilo, metanol, ácido acético Las placas de cromatografía son un poco más caras pero salen muchas, y por tanto el precio cada placa de 2x4cm es bajo. 10

11 Procedimiento experimental
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Procedimiento experimental Etapa 1: Síntesis Síntesis del compuesto A Síntesis del compuesto B Etapa 2: Caracterización Etapa 3: Interpretación de los resultados y actividades Asignación de las estructuras Esta práctica se divide en 3 etapas que se pueden dividir en diferentes sesiones de prácticas. 11

12 Síntesis del compuesto A
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Síntesis del compuesto A En agua a ebullición se adiciona el reactivo. A continuación vamos a ver cual es el procedimiento exacto de esta síntesis y el material necesario: Probeta Erlenmeyer Bunsen con tripode y placa metalica Pinza de madera Purificación por filtración 12

13 Síntesis del compuesto A
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Síntesis del compuesto A Purificación: filtración y lavado con jeringa Posr si alguien no ha visto nunca una jeringa para filtrar el esquema muestra dicho procedimiento. La ventaja de esta sistema es que no es necesario usar trompa de agua y embudo buchner. 13

14 Síntesis del compuesto B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Síntesis del compuesto B Añadir 4 mL de HCl concentrado HCl concentrado Purificación por filtración Con el filtrado anterior ahora se continua la síntesis. Otro reactivo que hace falta es HCl concentrado (35%). En este caso hay que calentar en agua a ebullición 14

15 Caracterización de los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Caracterización de los compuestos A y B Cromatografia en capa fina (TLC)‏ Eluyente acetato de etilo : metanol : ácido acético (4:1:0,01), Necsitamos como fase mobil: acetato de etilo: metanol: ácido acético. Esta mezcla la preparariamos nosotros y los alumnos sole tendiran que preparar su placa. Menos Polar Más Polar 15

16 Caracterización de los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Caracterización de los compuestos A y B Reacción con bromo Adicionar a cada tubo unas gotas de una disolución acuosa de bromo Br2 Br2 Br2 La reacción del bromo con los dobles enlaces, es una reacción conocida cuando se explica reactividad de dobles enlaces. H2O A B El bromo reacciona con los dobles enlaces. 16

17 Calcular el rendimiento
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Calcular el rendimiento Calcular el rendimiento del compuesto A y el rendimiento del compuesto B con respecto al ánhidirdo maleico inicial. R = moles reales/moles teóricos * 100 A partir de las masas obtenidas y de las estructuras, deben de calcular los pesos moleculares 17

18 I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química
Reacciones Químicas Escribir la reacción química entre el compuesto A y el compuesto B y el bromo 18

19 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B Dibujar las estructuras químicas y nombrar según la nomenclartura IUPAC el anhídrido maleico, el compuesto A y el compuesto B. furan-2,5-diona ácido Z-2-butenodioico ácido E-2-butenodioico 19

20 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B Escribir las reacciones que tienen lugar 20

21 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B Verdadero o falso 21

22 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B El programa GHEMICAL, gratuito (Linux,Windows )‏ Se puede usar directamente con los alumnos para que practiquen a dibujar la molécula y optimizar las geometrías. O se pueden mostrar los resultados de las energías de dichas moléculas para que calculen la energía de reacción y cual de los dos compuestos es más estable. Si disponemos de un aula de informática, podemos completar la práctica haciendo unas cuestiones sobre los compuestos sintetizados. De esta forma verán de forma clara cual es el más estable de ellos. Y otra cosa más importante, hacemos de forma casi sin darse cuenta que relacionen la química física con la química orgánica (concretamente con la síntesis). Dicho programa es completamente gratuito y muy fácil de usar. 22

23 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B 1. Cálculos de energías (mecánica molecular) de los ácidos para saber cuál es más estable Eácido maleico = –6,901kJ/mol 23

24 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B Eácido fumárico = –29,665 kJ/mol Eanhídrido malecio = kJ/mol Eagua = 189,819kJ/mol 24

25 Cuestiones sobre los compuestos A y B
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Cuestiones sobre los compuestos A y B A partir de los resultados anteriores es posible calcular las energías de reacción para la obtención de A y de B. DE = Eácido maleico – Eanhídrido malecio – Eagua = –6,901kJ/mol – 76,481kJ/mol – 189,819kJ/mol = – 273,201 kJ/mol DE = Eácido fumárico – Eácido malecio= –29, ,901kJ/mol = – 22,764 kJ/mol 25

26 I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química
Conclusiones Tenemos que despertar la curiosidad del alumnado hacia las ciencias Hay que evitar que el alumno crea que la ciencias son una montaña de fórmulas Es importante que la sociedad cambie su visión sobre la ciencia, y que tenga un mayor reconocimiento. 26

27 Gracias por su atención
I Jornadas de coordinación docente secundaria-universidad en el ámbito de la Física y la Química Gracias por su atención Vicente Martí Centelles Jenifer Rubio Magnieto Raúl Porcar García 27