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Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química María Mónica Cabrera Casadiego Universidad Nacional De Colombia Facultad De Ciencias Maestría En Enseñanza De Las Ciencias Exactas Y Naturales Bogotá 2020 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química María Mónica Cabrera Casadiego Tesis o trabajo de investigación presentada(o) como requisito parcial para optar al título de: Magister en Enseñanza de la Ciencias Exactas y Naturales Director Orlando Hernández Fandiño Magister en Ciencias - Química Universidad Nacional De Colombia Facultad De Ciencias Maestría En Enseñanza De Las Ciencias Exactas Y Naturales Bogotá 2020 Agradecimientos A mis padres, que siempre han estado conmigo apoyándome para salir siempre adelante. A mis hermanas, Luz y Laura, quienes han sido mi palanca para poder realizar este trabajo. Al profesor Orlando, quien con su paciencia y consejo me ayudó a sacar a flote este proyecto. A Daniel, quien con su apoyo e insistencia me motivó para poder terminar. A mis estudiantes y compañeros de trabajo, quienes permitieron que llevara a cabo mi trabajo de grado. Resumen La tesis propone una estrategia didáctica, centrada en la enseñanza-aprendizaje de la nomenclatura en química inorgánica, el cual es un lenguaje especializado muy propio de esta disciplina. En el cual es necesario el poder comprender el nombre de los distintos compuestos en un nivel global, teniendo en cuenta sus reglas de acuerdo con la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada (IUPAC). Se realizó teniendo como contexto el Centro Educativo Rural San José de Castro, ubicado en el Corregimiento de Castro del municipio de Arboledas (Norte de Santander). La estrategia didáctica fue aplicada en 35 estudiantes del grado decimo, en el área de química, siendo la docente autora de esta tesis. Se trata de pasar de unas formas pedagógicas memorísticas y mecánicas a otras activas y relacionadas con los entornos cotidianos y vivenciales de los alumnos. La metodología utilizada fue descriptiva con un enfoque cualitativo; observándose que, mediante la aplicación de diversos ejercicios de nomenclatura con los estudiantes, hubo progreso en la apropiación del lenguaje de la química inorgánica, enfocándose primordialmente en identificar la presencia de compuestos químicos en su vida cotidiana. Palabras claves: Nomenclatura, química inorgánica, estrategia didáctica, aprendizaje activo y aprendizaje situado. Abstract The thesis proposes a didactic strategy, focused on the teaching-learning of the nomenclature in inorganic chemistry, which is a specialized language very typical of this discipline. In which it is necessary to be able to understand the name of the different compounds on a global level, taking into account their rules according to the International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC). It was carried out with the context of the San José of Castro Rural Educational Center, located in the Castro District of the municipality of Arboledas (North of Santander). The didactic strategy was applied in 35 students of the tenth grade, in the area of chemistry, being the teacher author of this thesis. It is about moving from a rote learning and mechanical pedagogical forms to other active and related to the daily and experiential environments of the students. The methodology used was descriptive with a qualitative approach; observing that, through the application of various nomenclature exercises with the students, there was progress in the appropriation of the language of inorganic chemistry, focusing primarily on identifying the presence of chemical compounds in their daily lives. Keywords: Nomenclature, inorganic chemistry, didactic strategy, active learning and situated learning. Contenido Resumen ............................................................................................................................ VII Contenido ........................................................................................................................... XI Lista de figuras ................................................................................................................ XIII Lista de tablas ...................................................................................................................XV Introducción ........................................................................................................................ 1 1. Aspectos preliminares ................................................................................................... 5 1.1 Identificación del problema ................................................................................. 5 1.1.1 Antecedentes ........................................................................................ 5 1.1.2 Descripción del problema ..................................................................... 6 1.1.3 Formulación de la pregunta problema .................................................. 8 1.2 Justificación ......................................................................................................... 8 1.3 Objetivos .............................................................................................................. 9 1.3.1 Objetivo general .................................................................................... 9 1.3.2 Objetivos específicos ............................................................................ 9 2. Marco referencial .......................................................................................................... 11 2.1 Marco teórico ..................................................................................................... 11 2.1.1 Conceptos preliminares. ..................................................................... 11 2.1.2 Epistemología de la nomenclatura de química inorgánica. ............... 13 2.1.3 Nomenclatura de química inorgánica ................................................. 16 2.1.4 Enseñanza de la nomenclatura química. ........................................... 32 2.1.5 Aprendizaje Activo. ............................................................................. 32 2.1.6 Cognición situada................................................................................ 32 2.1.7 Enseñanza de la química. .................................................................. 33 2.1.8 Estándares de competencias y derechos básicos de aprendizaje ................................................................................................... 33 3. Metodología ................................................................................................................... 35 3.1 Tipo de investigación ......................................................................................... 35 3.2 Población ........................................................................................................... 35 3.3 Etapas del proceso de enseñanza .................................................................... 36 3.3.1 Selección información. ........................................................................ 36 3.3.2 Diseño prueba diagnóstica. ................................................................ 36 3.3.3 Contenido y estructura de la estrategia didáctica. ............................. 36 3.3.4 Desarrollo de la estrategia didáctica. ................................................. 36 3.3.5 Evaluación ........................................................................................... 36 XII Contenido 4. Resultados y análisisde resultados .......................................................................... 39 4.1 Selección información ....................................................................................... 39 4.2 Prueba diagnóstica ............................................................................................ 39 4.3 Contenido y estructura de la estrategia didáctica ............................................. 42 4.4 Evaluación ......................................................................................................... 45 5. Conclusiones y recomendaciones ............................................................................. 52 5.1 Conclusiones ..................................................................................................... 52 5.2 Recomendaciones ............................................................................................. 54 A. Anexo: Guías utilizadas en la enseñanza de la nomenclatura inorgánica ........... 56 B. Anexo: Prueba final ..................................................................................................... 59 Referencias bibliográficas ............................................................................................... 61 Lista de figuras Figura 1. Fórmulas estructurales de algunos compuestos inorgánicos. .................... 13 Figura 2. Símbología planteada por Dalton (1810) ..................................................... 15 Figura 3. Prueba diagnóstica aplicada ........................................................................ 40 Figura 4. Actividad de apropiación .............................................................................. 44 Figura 5. Desarrollo actividad de apropiación ............................................................. 44 Lista de tablas Tabla 1. Nomenclatura de hidruros metálicos ........................................................... 18 Tabla 2. Nomenclatura Stock óxidos ......................................................................... 20 Tabla 3. Nomenclatura sistemática óxidos ................................................................ 21 Tabla 4. Nomenclatura tradicional óxidos .................................................................. 21 Tabla 5. Nomenclatura Stock hidróxidos ................................................................... 24 Tabla 6. Nomenclatura sistemática hidróxidos .......................................................... 24 Tabla 7. Nomenclatura tradicional hidróxidos ............................................................ 24 Tabla 8. Nomenclatura hidrácidos ............................................................................. 25 Tabla 9. Nombres tradicionales y Stock de los ácidos oxigenados del cloro (oxiácidos) ...................................................................................................................... 27 Tabla 10. Nomenclatura sistemática de oxiácidos del cloro ....................................... 28 Tabla 11. Nomenclatura Stock para las sales binarias ............................................... 29 Tabla 12. Nomenclatura sistemática para las sales binarias ...................................... 29 Tabla 13. Nomenclatura tradicional para las sales binarias ........................................ 29 Tabla 14. Nomenclatura Stock de oxisales ................................................................. 30 Tabla 15. Nomenclatura tradicional oxisales ............................................................... 31 Tabla 16. Resultados obtenidos en la aplicación de la prueba diagnóstica ............... 41 Tabla 17. Resultados obtenidos de relacionar los términos de la izquierda con las definiciones ...................................................................................................................... 45 Tabla 18. Identificación de grupos funcionales (óxidos, hidróxidos, ácidos y sales) .. 46 Tabla 19. Resultados de nombrar los óxidos según la nomenclatura tradicional ....... 46 XVI Contenido Tabla 20. Resultados de nombrar los óxidos según la nomenclatura sistemática ..... 47 Tabla 21. Resultados de nombrar los óxidos según la nomenclatura Stock .............. 47 Tabla 22. Resultados a la pregunta sobre relacionar el compuesto con su nombre correspondiente .................................................................................................................. 48 Tabla 23. Resultados identificación de un catión o un anión ...................................... 48 Tabla 24. Resultados identificación de los compuestos inorgánicos estudiados (óxidos, ácidos, hidróxidos y sales), en un producto de uso diario. .................................. 49 Introducción Durante el desarrollo del plan de área de Ciencias Naturales Química, una de las temáticas a tratar es la enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica. Según Araque y Mazo (2015): “La nomenclatura química puede considerarse como un lenguaje y desde este punto de vista está constituida por palabras que obedecen las reglas de la sintaxis.” Es decir, que para que los estudiantes puedan aplicar estas normas correctamente, deben aprender el lenguaje de la química, lenguaje que muchas veces, debido a la metodología empleada por los docentes se vuelve un proceso mecánico y memorístico, sin permitir que estos sean relacionados por los alumnos en procesos de su entorno y vida cotidiana. (Hernández Fandiño, 2011) El aprendizaje de la nomenclatura en la escuela secundaria y en la universidad ha sido objeto de grandes controversias debido no sólo al fracaso observado en la adquisición de este lenguaje por parte de los estudiantes sino también al rechazo que los mismos muestran hacia dicho aprendizaje (Laurella, 2015). Según Triana Beltrán (2016), se evidencia que en la competencia de lectura y comprensión de cualquier tipo de texto en los jóvenes de la actualidad se ha visto deteriorada por muchos factores, entre ellos la limitación que hay en el aprendizaje de conceptos científicos básicos, lo que determina que los jóvenes no alcanzan niveles de comprensión y explicación de los fenómenos naturales acordes a los años de formación recibida. Actualmente los jóvenes son apáticos a desarrollar la lectura de libros, según cifras del 2016 en la encuesta de consumo cultural del DANE, solo un 47,5 % de personas mayores de 12 años leyeron libros en el último año, lo cual da como resultado un promedio de 4,3 libros leídos en el año (DANE, 2017). Esta apatía se ve reflejada igualmente en la lectura de textos científicos, haciendo que los conceptos básicos de este lenguaje no sean comprendidos. Es por ello por lo que, como docente de química, se deben de implementar 2 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química estrategias para que los estudiantes puedan construir un lenguaje científico, especialmente en la nomenclatura de compuestos inorgánicos. En el presente trabajo se implementa una estrategia didáctica que permita a los estudiantes adquirir un lenguaje especializado a partir del aprendizaje de la nomenclatura de compuestos inorgánicos, a través del aprendizaje activo y la enseñanza situada. Para lograrlo, este se basa en experiencias previas, y en procesos de investigación que se han desarrollado en torno al tema. De la misma forma, busca que mediante dicha estrategia los educandos logren identificar y aplicar las reglas en la nomenclatura inorgánica y relacionar las sustancias inorgánicas que encuentran en el diario vivir. Dentro de la revisión bibliográfica se encontraron trabajos previos que abordan la enseñanza de la nomenclatura química, así como algunas estrategias que permitan adquirir este lenguaje de forma más práctica para los estudiantes. Según Bernadelli (2015): “numerosas investigacionesreflejan que algunas dificultades surgen debido a problemas en la comunicación dentro del aula por desconocimiento del lenguaje específico disciplinar por parte de los estudiantes”. Igualmente, se reconoce que la nomenclatura está dada por unas normas establecidas por la IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry), la cual ha realizado algunas recomendaciones para la nomenclatura de la química inorgánica, pero es flexible en el nombramiento de los ácidos inorgánicos, dado que con frecuencia el estudiante se pude confundir al utilizar una nomenclatura sistemática (IUPAC) y al mismo tiempo interactuar en la vida cotidiana con sustancias que se nombran de forma radicalmente diferente (Araque Marín & Mazo Lopera, 2015). En cuanto al lenguaje en la química, se refiere a todos los elementos lingüísticos y no lingüísticos que los químicos utilizan para expresar lo que se quiere decir sobre el mundo de las sustancias y sus transformaciones, por tanto, es un lenguaje particularmente diferente de otros lenguajes en ciencias. Incluye, por lo menos, el simbolismo químico (Dalton, Berzelius) y las fórmulas químicas, y es a partir de estos elementos que se transforma en un lenguaje especializado. Introducción 3 Puesto que un lenguaje en general es la forma de comunicar el pensamiento y las emociones, “Cuando se habla de lenguaje de la ciencia se refiere a un uso sociocultural específico que permite comunicar las búsquedas, los procesos, los descubrimientos, los resultados de la actividad científica a una comunidad tanto especializada como no especializada, el cual es primordialmente escrito y requiere un descentramiento de la escritura personal para dar paso a la escritura académica que se adecua, generalmente, a la tipología de texto expositivo-argumentativo” (Cisneros Estupiñan, 2011). 1. Aspectos preliminares 1.1 Identificación del problema 1.1.1 Antecedentes Las propuestas sobre la enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica abundan en la bibliografía, un ejemplo está el realizado por Cantillo (2016) la cual propone el diseño de una unidad didáctica integradora como estrategia para mejorar el proceso de enseñanza y aprendizaje en el tema de nomenclatura de química inorgánica, teniendo en cuenta los conceptos del modelo didáctico integrador, en la cual presentó resultados positivos por parte de los estudiantes, con respecto a la identificación de sustancias químicas inorgánicas en su entorno cotidiano y la importancia de conocer cómo se nombran, basándose en la estructura del aprendizaje situado. Igualmente, se presenta la ponencia de Araque y Mazo (2015) en el encuentro internacional de educación en ingeniería, en la cual se construyó una estrategia didáctica potencialmente significativa, la cual se centró en el entendimiento de los ácidos oxácidos, orientada en criterios pedagógicos y didácticos correspondientes para facilitar la comprensión de la nomenclatura inorgánica tradicional de forma significativa, obteniendo que es posible relacionar la nomenclatura IUPAC y la nomenclatura tradicional. En el trabajo de Pinzón (2016), se llevó a cabo un diagnóstico inicial en el cual se pudo determinar las falencias de los jóvenes, y a su vez se diseñó una estrategia didáctica de aprendizaje, mediante la elaboración de una cartilla y juegos que permitieron reforzar el tema de nomenclatura química, y obtener con ello un mayor de parte de los estudiantes hacia el tema en cuestión. En cuanto a la enseñanza del lenguaje científico se pueden encontrar diferentes referentes, según Borsese (2000) el lenguaje químico “es específico, ya que cada símbolo encierra un número elevado de significados, no sólo da nombres a las transformaciones de la materia 6 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química a nivel macro y microscópico, sino que los registra, codifica y convierte en elementos de pensamiento y comunicación”. Algunos estudios han mostrado que debido a que el lenguaje de la química no es un lenguaje basado solo en conceptos, sino que a su vez es gráfico y algunas veces matemático, es bastante confuso y difícil de entender, gracias a la polisemia y la sinonimia, que en este se presenta (Montagut Bosque, 2010). Según Mayeem, et al (2018), el uso de modelos conceptuales construidos localmente en los colegios de Offinso y Atebubu Ghana, el cual tuvo como objetivo mejorar la comprensión de los estudiantes de SHS en fórmulas químicas y nomenclatura. Mediante la aplicación de pruebas diagnostico al inicio y al final en un grupo experimental y de control con 200 estudiantes como tamaño de muestra. Cuyos resultados han demostrado que el uso de modelos conceptuales mejora la comprensión de los profesores en prácticas en fórmulas químicas y nomenclatura. Además, se descubrió que los modelos conceptuales no tenían influencia sobre el género o la capacidad cognitiva. 1.1.2 Descripción del problema La sede de secundaria del Centro Educativo Rural San José de Castro está ubicada en el Corregimiento de Castro, a una distancia de 9 kilómetros del casco urbano del municipio de Arboledas Departamento Norte de Santander. Ocupa un área de 1.200 m2. Es un establecimiento educativo no certificado de carácter oficial, adscrita a la secretaría de educación de Norte de Santander. De acuerdo con la evaluación de su contexto, cuenta con una población de estudiantes ubicados en el estrato uno y dos, se estima que el 75 % donde los padres no tienen ningún grado de escolaridad, afectando en el acompañamiento de sus hijos a nivel educativo. De igual forma esto conlleva al escaso cumplimiento de las labores escolares reflejándose en el bajo rendimiento académico. Los jóvenes especialmente los hombres en ocasiones se retiran del estudio para colaborarles económicamente a sus padres y en el caso de las niñas para formar nuevas familias a temprana edad, interrumpiendo su proyecto de vida. Se presenta inestabilidad económica y emigración de familias debido a la falta de empleo u ocupación que les permita generar recursos. Igualmente, debido a la situación de la Aspectos preliminares 7 frontera se ha presentado un aumento de estudiantes procedentes de Venezuela, algunos de los cuales no han definido su documentación. El contexto socio económico donde se desenvuelven es muy limitado sin oportunidades de mejoramiento y de progreso. Sin embargo, las tierras de este corregimiento son fértiles y prósperas. Unido a estas condiciones, también se presentan cambios frecuentes de docentes, debido a la búsqueda de mejores condiciones por parte de estos, ya sea en el ámbito familiar o por cuestiones de salud. Estas situaciones han ocasionado que los jóvenes vean interrumpidas de manera parcial sus actividades académicas y experimenten un cambio en la metodología del docente, por lo que afecta los procesos de aprendizaje y formación en competencias. La asignatura de química en el centro consiste en una intensidad de cuatro clases de 50 min cada uno, durante la semana. Algunos de los cuales se ven interrumpidos debido a una diversidad de actividades que se desarrollan en el colegio, como izadas de bandera, eucaristías, charlas de diversas instituciones, actividades deportivas, culturales, entre otras, las cuales ocasionan una pérdida en la continuidad del proceso. Igualmente, debido a las grandes distancias que deben recorrer la mayoría de los estudiantes para poder llegar al colegio y de regreso a sus casas, algunos de ellos caminando entre dos y tres horas, y a lo extenuante de la jornada, es complicado el proceso de dejar actividades por fuera del horario escolar, ya que es poco probable que sean desarrolladas. Así, todos los procesos de enseñanza-aprendizaje y refuerzo de conocimientos se llevan a cabo en el aula escolar.Todas estas variables hacen que los conceptos de nomenclatura de química inorgánica sean considerados difíciles y complicados de entender en los estudiantes del grado décimo. Según Gómez et al. (2008) son básicamente: - Confusión de las reglas, aprendizaje memorístico sin comprensión y por tanto a corto plazo. - Aislamiento de los conceptos estudiados en distintos capítulos. - El mito de la dificultad del estudio de la nomenclatura. 8 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química - En secundaria y posiblemente a nivel medio superior, el alumno no comprende las razones de un lenguaje especial, puesto que no conoce la amplia gama de los compuestos químicos y la necesidad de ese lenguaje. - Se evalúan los exámenes por las respuestas correctas, y no se consideran las razones por las que el alumno llega a una determinada conclusión. 1.1.3 Formulación de la pregunta problema Como puede verse, hay varios motivos por los que el aprendizaje de los temas relacionados con nomenclatura de química inorgánica, primeramente, que los estudiantes debido a las dificultades presentadas en su formación presentan falencias en la interpretación de las normas que se plantean para la nomenclatura de compuestos inorgánicos. Igualmente, no relacionan lo visto en las clases con las sustancias que los rodean en su entorno cotidiano. Ante esta situación se plantea la siguiente pregunta: ¿Cómo se puede proponer una estrategia didáctica centrada en el aprendizaje activo y la enseñanza situada para la enseñanza aprendizaje de la nomenclatura de química inorgánica a los jóvenes del grado décimo del Centro Educativo Rural San José de Castro? 1.2 Justificación La mayoría de los eventos que ocurren en el entorno llevan a cabo procesos químicos, por tanto, es una ciencia inherente al ser humano. Desde las partículas que componen el cuerpo de los seres vivos y no vivos, hasta los grandes astros que se encuentran en el universo, todo está conformado por materia. Por este motivo se debe incentivar en los jóvenes el interés por aprender esta rama del conocimiento. Actualmente se encuentran diversidad de herramientas que hacen que el proceso de aprendizaje de la química sea mucho más significativo para los estudiantes. Por esta razón, cada día se implementan nuevas estrategias que permiten al joven poder desarrollar procesos de comprensión frente a la materia, haciendo de este un modelo más dinámico y, por ende, haciendo que los estudiantes interioricen más los conceptos. Esto da una ventaja al momento de aprender las normas para la nomenclatura de química Aspectos preliminares 9 inorgánica, ya que puede hacerse de forma más lúdica, lo que facilita el proceso de aprendizaje. El planteamiento de una estrategia didáctica está basado en la observación del docente, al identificarse una situación problema dentro del grupo de trabajo, se permite diseñar distintas actividades que permitan solucionarlo, de acuerdo con los temas a tratar y el grupo poblacional. En este caso, se llevó a cabo una serie de actividades pedagógicas que permitieron a los estudiantes mejorar su aprendizaje y comprensión de la nomenclatura de química inorgánica. 1.3 Objetivos 1.3.1 Objetivo general Proponer una estrategia didáctica centrada en el aprendizaje activo y la enseñanza situada para la enseñanza aprendizaje de la nomenclatura de química inorgánica a los jóvenes del grado décimo del Centro Educativo Rural San José de Castro (Arboledas, Norte de Santander) 1.3.2 Objetivos específicos • Seleccionar los conceptos relacionados con nomenclatura de química inorgánica que harán parte de la estrategia. • Diseñar e implementar una prueba diagnóstica para evaluar los conocimientos previos de los estudiantes. • Proponer el contenido y la estructura de la estrategia. • Desarrollar la estrategia didáctica utilizando el método de aprendizaje activo, y valiéndose de objetos de la vida cotidiana (enseñanza situada) para la enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica. • Evaluar el proceso cognitivo de los estudiantes sobre nomenclatura de química inorgánica. 2. Marco referencial 2.1 Marco teórico 2.1.1 Conceptos preliminares. Dentro de la enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica, debemos tener claros ciertos conceptos, los cuales nos brindan la información suficiente para poder nombrar los distintos compuestos inorgánicos. Entre ellos están: - Números de oxidación: Cada átomo de un compuesto se caracteriza por un estado de oxidación (electrones ganados o perdidos con respecto al átomo aislado). El número que indica este estado se llama número de oxidación del elemento en dicho compuesto. Es positivo si se presenta una pérdida de electrones y negativo si hay ganancia de electrones. El número de oxidación se define como la carga eléctrica formal (puede que no sea real) que se asigna a un átomo en un compuesto. Para asignar el número de oxidación a cada átomo en una especie química se emplea un conjunto de reglas, que se pueden resumir del modo siguiente: 1. El número de oxidación de todos los elementos libres es cero, en cualquiera de las formas en que se presenten: Ca, He, N2, P4, etc. En moléculas con átomos iguales, N2, H2, etc., los electrones del enlace están compartidos equitativamente y no se pueden asignar a ninguno de los átomos. 2. El número de oxidación de cualquier ion monoatómico es igual a su carga eléctrica. Así, el número de oxidación del 𝑆2– es -2, de 𝐾+ es +1, los cuales coinciden con sus respectivas cargas eléctricas. 3. El número de oxidación del hidrógeno (H) en sus compuestos es +1, excepto en los hidruros, que es –1. 12 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química 4. El número de oxidación del oxígeno (O) en sus compuestos es –2, excepto en los peróxidos, que es –1 y superperóxidos -1/2 5. El número de oxidación de los metales alcalinos es siempre +1. 6. El número de oxidación de los metales alcalinotérreos es siempre +2. 7. El número de oxidación del flúor (F) en sus compuestos es siempre –1. El número de oxidación de los demás halógenos varía desde ±1 a 7, siendo positivo cuando se combina con el oxígeno o con otro halógeno más electronegativo. 8. La suma algebraica de los números de oxidación de los átomos de una molécula es cero, y si se trata de un ion, es igual a la carga del ion. - Número de oxidación y valencia: La valencia es la capacidad de formar enlaces. El concepto de valencia resulta útil en la formulación de compuestos binarios, mientras que el número de oxidación lo es en compuestos de tres o más elementos. Es importante distinguir entre número de oxidación y valencia. Consideremos, por ejemplo, los siguientes compuestos del carbono: –4 –2 0 +4 𝐶𝐻4 𝐶𝐻3𝐶𝑙 𝐶𝐻2𝐶𝑙2 𝐶𝐶𝑙4 En todos ellos el carbono presenta invariablemente su valencia de cuatro, mientras que su número de oxidación es distinto en cada compuesto (se indica encima de la fórmula). - Fórmulas químicas: La fórmula química es una representación simbólica de la molécula o unidad estructural de una sustancia en la que se indica la cantidad o proporción de átomos que intervienen en el compuesto. Tipos de fórmulas químicas: Marco referencial 13 a. Fórmula molecular: indica el número y clase de átomos de una molécula. No da apenas información de cómo están unidos los átomos. H2O, HCl, O2, F2 b. Fórmula estructural: se representa la ordenación de los átomos y cómo se enlazan para formar moléculas. Ej. ácido sulfúrico, cloruro de hidrógeno, ácido fosfórico. Figura 1. Fórmulas estructurales de algunos compuestos inorgánicos. a) b) c) a) Ácido sulfúrico (H2SO4)b) cloruro de hidrógeno (HCl) c) Ácido fosfórico (H3PO4) c. Fórmula empírica: indica la proporción de los diferentes átomos que forman dicho compuesto. Así el peróxido de hidrógeno se representa mediante la fórmula empírica 𝐻𝑂 y molecular 𝐻2𝑂2 El óxido fosfórico empírico 𝑃2𝑂5 molecular 𝑃4𝑂10 . - Función química y grupo funcional: A excepción de los gases nobles, prácticamente todos los elementos se combinan entre sí. Se conoce como función química a las propiedades comunes que caracterizan a un grupo de sustancias que tienen estructura semejante; es decir, que poseen un determinado grupo funcional. Y el grupo funcional, determina las propiedades químicas de las sustancias de las cuales hacen parte. Los compuestos que se clasifican dentro de una función química pueden tener diferentes propiedades físicas y químicas. (Solís Correa, 2014). 2.1.2 Epistemología de la nomenclatura de química inorgánica. Se puede hablar de nomenclatura de química inorgánica desde la Edad Antigua. En la Edad Media con la alquimia y en la Edad Moderna donde se dan los más grandes aportes generados por diferentes científicos dentro de los que se destacan Lavoisier, Dalton y Berzelius, para la consolidación de la nomenclatura de química inorgánica y finalmente con el surgimiento de la IUPAC en la Edad Contemporánea la cual se encarga de unificar por 14 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química medio de reglas los nombres de las sustancias inorgánicas. (Díaz Suarez, Vargas Rojas, & Pérez Miranda, 2009). A partir de sus estudios en mineralogía y química analítica, Bergman (1735 – 1784) planteó que la química debía dividirse en dos partes, la química orgánica y la química inorgánica (De Jaime Lorén, 2010). Lavoisier propuso los cimientos de la química, a la cual le da forma, rigurosidad y lógica. Lavoisier y sus colaboradores propusieron entonces un sistema de nomenclatura que tomó como base las reacciones de oxidación, las cuales los condujeron a clasificar las sustancias en: Elementos (metales y no metales) y compuestos (óxidos, ácidos, bases y sales). (Cantillo Maldonado, 2016). En 1782 Guyton de Morveau (1737 – 1816) postuló un sistema de nomenclatura en el libro Methode de Nomenclature Chimie en colaboración con Lavoisier y los demás autores, publicado en 1787, que se convirtió rápidamente en el lenguaje internacional de la química (Díaz Suarez, Vargas Rojas, & Pérez Miranda, 2009). Por otro lado, en el lenguaje químico se hizo necesaria la representación gráfica de las sustancias, es por esto por lo que muchos intentaron crear códigos escritos para tal fin. Entre ellos se destacan Jean-Henry Hassenfratz (1755 - 1827) y Pierre Adet (1763 - 1832), quienes plantearon el uso de un conjunto de símbolos (simbolismo) adaptada a la nueva forma de nombrar y pensar acorde con los nuevos planteamientos hechos por Morveau y sus colaboradores. (Cantillo Maldonado, 2016) De igual forma, John Dalton (1766 - 1844) propuso representar los elementos y compuestos químicos con símbolos (Círculos con un diseño interior para cada elemento), pero este sistema no tuvo acogida debido a la dificultad de reproducirlos (Figura 1). Berzelius (1779 - 1848) posteriormente propuso el uso de la primera letra mayúscula del nombre del elemento para representarlo y, si dos elementos tenían la misma letra propuso adicionar la segunda letra minúscula para diferenciarlos y así facilitar la escritura, por ejemplo: carbono C, calcio Ca, cobalto Co. Esta simbología es la que se utiliza en la actualidad. Marco referencial 15 Figura 2. Simbología planteada por Dalton (1810) Fuente. Tomado de SINC ciencias. Recuperado de: https://www.agenciasinc.es/Visual/Ilustraciones/3-de-septiembre-de-1803-primeros- simbolos-para-los-atomos-de-los-elementos https://www.agenciasinc.es/Visual/Ilustraciones/3-de-septiembre-de-1803-primeros-simbolos-para-los-atomos-de-los-elementos https://www.agenciasinc.es/Visual/Ilustraciones/3-de-septiembre-de-1803-primeros-simbolos-para-los-atomos-de-los-elementos 16 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química En el siglo XIX Arrhenius (1859 - 1927) centró su estudio en los iones y las moléculas, generando la necesidad de nombrar las partículas cargadas y las neutras. Werner propuso en 1920, un nuevo sistema de nomenclatura aditivo para los compuestos coordinados. Este sistema fue acogido por la Unión Internacional de Química Pura y Aplicada, conocida por sus siglas en ingles IUPAC, que agregó al nombre el número de oxidación del metal ubicándolo al final y entre paréntesis, en número romanos, ejemplo: óxido de hierro(II), óxido de hierro(III) (IUPAC, 2005). Este sistema es conocido como nomenclatura Stock, los números romanos con paréntesis van pegados a la última del nombre ej. Hierro(III) corresponde a Stock 2.1.3 Nomenclatura de química inorgánica Dentro de los nombres de los compuestos químicos, podemos dividir arbitrariamente su nomenclatura (más allá de que sean orgánicos o inorgánicos) en dos grandes clases: - Nombres triviales: Corresponden a pocas sustancias, pero de amplio uso. Se aprenden de forma memorística. Ejemplo: Agua, gas pimienta, sal de cocina. - Nombres tradicionales: Sirven para nombrar una amplia gama de sustancias, aunque no necesariamente conocidas. Dan información sobre la composición y la estructura de los compuestos a los cuales refieren. Requieren el aprendizaje de reglas para su utilización. Ej.: nitrato de sodio, trifluoruro de fósforo. Según el libro rojo para nomenclatura de compuestos inorgánicos de la IUPAC (2005): “La nomenclatura química debe evolucionar para reflejar las necesidades de la comunidad que hace uso de ella.” También es necesario hacer una nomenclatura lo más sistemática y sencilla posible para ayudar a los usuarios menos familiarizados (por ejemplo, porque solo están en el proceso de estudiar química o son no-químicos que necesitan tratar con productos químicos en el trabajo o en casa). Existen tres sistemas de nomenclatura donde se agrupan y nombran los compuestos inorgánicos, sin embargo, la IUPAC recomienda la nomenclatura Sistemática. Estos tres sistemas son: Marco referencial 17 • Stock: propuesta por Alfred Stock en 1919 para uso en la denominación de compuestos binarios, ternarios y cuaternarios, donde el oxígeno actúa como grupo oxo. Se nombra primero el anión y luego el catión, teniendo en cuenta el número de oxidación del metal se ubica al final en número romano y en paréntesis. • IUPAC (sistemática): se emplean prefijos indicando el número de átomos de cada elemento de acuerdo con las reglas dadas por la IUPAC. • Tradicional: Se empieza con el nombre del anión y con los prefijos hipo-, per- y los sufijos –ico (-ato) e –oso (-ito), cuando hay presencia de oxígeno, y el sufijo -hídrico (-uro) en ausencia de oxígeno; dependiendo del número de oxidación seguido del catión cuyo sufijo dependerán de este número. Ico y oso con presencia de oxígeno; hídrico y uro ausencia de oxígeno. Algunos conceptos para tener en cuenta definidos por la IUPAC son: • Cationes: Un catión es una especie monoatómica o poliatómica que tiene carga positiva (+1, +2, +3). • Aniones: Un anión es una especie monoatómica o poliatómica que tiene carga negativa (-1, -2, -3). • Compuestos binarios: Los compuestos binarios son los que tienen dos elementos diferentes, por ejemplo: - El 𝑁𝑎𝐶𝑙, cloruro de sodio, contiene dos elementos, el sodio y el cloro. - El 𝐻2𝑂, agua, contiene dos elementos, el hidrógeno y el oxígeno. Se habla de óxido cuando el compuesto está formado por el oxígeno y otro elemento el cual puede ser metal o no metal. Y de sales binarias (-uro), cuando el compuestose forma por la unión de un anión y un catión. 18 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química Hidruros: Son compuestos que contienen hidrógeno y otro elemento. Generalmente se obtienen por reacción directa entre los dos elementos: El hidrógeno tiene carga -1 porque está unido a un átomo con menor electronegatividad con respecto al hidrógeno ej., NaH y no NH3 1 𝑛 𝐸𝑛 + 𝑦 2 𝐻2 = 𝐸𝐻𝑦 donde 𝐸𝐻𝑦 es la fórmula general de los hidruros. Podemos ver que 𝑦 es el número de átomos de hidrógeno que hacen falta para completar los octetos de los otros átomos en la molécula. Habrá dos casos: Caso 1: Cuando E es un átomo de un metal, los electrones externos de E serán cedidos al hidrógeno, que adquirirá carga negativa y la configuración del helio (𝐻: )−. Así, el hidruro de calcio será: 𝐻𝑥 ° 𝐶𝑎𝑥 ° 𝐻 o 𝐶𝑎𝐻2 Todos los elementos que pertenecen a grupos periódicos con un número igual o menor que 14 actuarán con estado de oxidación formal positivo, siendo 𝑦 este estado de oxidación. Esto significa que estos elementos tienen mayor capacidad para donar electrones que el átomo de hidrógeno. En los hidruros metálicos el hidrógeno está unido al metal en forma atómica. La nomenclatura de los hidruros metálicos se hace con la palabra hidruro, la preposición "de", el nombre del elemento y entre paréntesis, su estado de oxidación. Por ejemplo: Tabla 1. Nomenclatura de hidruros metálicos Compuesto Nomenclatura 𝐶𝑠𝐻 hidruro de cesio 𝐻𝑔𝐻2 hidruro de mercurio(II) 𝐺𝑎𝐻3 hidruro de galio 𝑃𝑏𝐻4 hidruro de plomo(IV) Fuente: Solís, Correa (2014) Marco referencial 19 Cuando el elemento metálico sólo forma un estado de oxidación positivo, como es el caso del cesio es optativo escribir su estado de oxidación. Caso 2: Cuando el elemento E es un no-metal, el hidrógeno cederá su electrón al átomo E para que éste complete su octeto, quedando el hidrógeno con carga formal positiva y el elemento E quedará invertido respecto al caso anterior. Se forma el nombre del compuesto con el nombre del no-metal (terminado en "uro"), la preposición "de" y la palabra hidrógeno. Esto se da porque el hidrógeno se combina con un átomo más electronegativo ej. NH3. Por ejemplo, para el sulfuro de hidrógeno la fórmula es 𝐻2𝑆. Nótese que en todas las fórmulas se escribe primero el símbolo del átomo que tiene estado de oxidación positivo. Cuando el compuesto se encuentra en estado acuoso, se utiliza el sufijo –hídrico. Este caso ocurre con los elementos de los grupos 16 y 17. La ecuación estequiométrica cambia sólo en que los elementos de los grupos 16 y 17 forman moléculas con un número de átomos pequeño y conocido. El azufre forma moléculas 𝑆8 por lo que la ecuación química para la obtención de su hidruro es: 1 8 𝑆8 + ( 2 2 ) 𝐻2 ⇆ 𝐻2𝑆 o 1 8 𝑆8 + 𝐻2 ⇆ 𝐻2𝑆 (Solís Correa, 2014) La composición química de muchos hidruros (carga negativa del hidrógeno) se conoce desde antes de la sistematización de la nomenclatura química, y la IUPAC acepta que se sigan utilizando sus nombres tradicionales. Por ejemplo, se utiliza el nombre metano en lugar de hidruro de carbono para el 𝐶𝐻4. (Solís Correa, 2014) • Óxidos: Las combinaciones de los elementos con el oxígeno producen compuestos llamados óxidos. Prácticamente cualquier óxido puede obtenerse de la reacción directa con el oxígeno y el elemento, aunque esta reacción no es la única forma para obtenerlos: 20 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química 𝑥 𝑛 𝐸𝑛 + 𝑦 2 𝑂2 = 𝐸𝑥𝑂𝑦 por ejemplo, 1 𝑛 𝐶𝑎𝑛 + 1 2 𝑂2 = 𝐶𝑎𝑂 2 𝑛 𝐹𝑒𝑛 + 3 2 𝑂2 = 𝐹𝑒2𝑂3 1 8 𝑆8 + 𝑂2 = 𝑆𝑂2 2 2 𝐼2 + 7 2 𝑂2 = 𝐼2𝑂7 En los ejemplos anteriores, el valor de 𝑛 en Ca y Fe es de 1. La fórmula general de los óxidos es 𝐸𝑥𝑂𝑦. Hay varias formas de nombrar a los óxidos. Stock La más sencilla es iniciar con la palabra óxido, seguida de la preposición "de", el nombre del elemento que forma el óxido, y el estado de oxidación que presenta, escrito en número romano y entre paréntesis (Tabla 2). Tabla 2. Nomenclatura Stock óxidos Compuesto Nomenclatura Stock 𝐾2𝑂 óxido de potasio 𝐹𝑒𝑂 óxido de hierro(II) 𝐵𝑖2𝑂3 óxido de bismuto(III) 𝐶𝑂2 óxido de carbono(IV) 𝑉2𝑂5 óxido de vanadio(V) Fuente: Solís, Correa (2014) Marco referencial 21 Cuando un elemento presenta sólo un estado de oxidación, como ocurre entre los que están en los grupos 1 y 2, se omite el número romano del estado de oxidación. El estado de oxidación del elemento será el valor de "𝑦”, excepto cuando este número se ha simplificado. Considerando que el estado de oxidación del oxígeno es -2, todas las fórmulas 𝐸𝑂 indican que el estado de oxidación de E es +2, todas las fórmulas 𝐸𝑂2 indican que el estado de oxidación de E es +4, y todas las fórmulas 𝐸𝑂3 indican que el estado de oxidación de E es +6. Sistemática. Otra nomenclatura consiste en "leer" la fórmula: indicar con un prefijo el número de átomos de oxígeno, seguido de la palabra óxido, luego la preposición "de", y con otro prefijo el número de átomos del otro elemento, con su nombre, el cual se lee de derecha a izquierda vea la tabla 3. Tabla 3. Nomenclatura sistemática óxidos Compuestos Nomenclatura sistemática 𝐾2𝑂 óxido de potasio 𝐹𝑒𝑂 monóxido de monohierro 𝐵𝑖2𝑂3 trióxido de dibismuto 𝐶𝑂2 dióxido de carbono 𝑉2𝑂5 pentóxido de divanadio Fuente: Solís, Correa (2014) Tradicional. Otra nomenclatura, ya casi en desuso en binarios porque exige memorizar los diferentes estados de oxidación de los elementos, consiste en decir la palabra óxido seguida del nombre del ion en su estado de oxidación correspondiente (Tabla 4). Tabla 4. Nomenclatura tradicional óxidos Compuesto Nomenclatura tradicional 𝐾2𝑂 óxido potásico 𝐹𝑒𝑂 óxido ferroso 𝐵𝑖2𝑂3 óxido bismutoso 𝐶𝑂2 óxido carbónico 𝑉2𝑂5 óxido pervanádico Fuente: Solís, Correa (2014) 22 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química • Peróxidos: El átomo estable del oxígeno en la naturaleza es el 𝑂2, que también se escribe como <∶ �̈� = 𝑂 ∶̈ >. Algunos elementos donadores de electrones logran estabilizar un ion dioxígeno dinegativo, llamado peróxido con fórmula — 𝑂— 𝑂—. En realidad, son pocos los peróxidos importantes en química inorgánica: el peróxido de hidrógeno, 𝐻202 llamado comercialmente agua oxigenada (es una disolución de peróxido de hidrógeno con agua), es muy poco estable y tiende a liberar oxígeno gaseoso: 2 𝐻202(𝑙) ⇒ 2𝐻20(𝑙) + 02(𝑔) el peróxido de sodio, 𝑁𝑎202, comercialmente llamado "oxilita", y el peróxido de bario, 𝐵𝑎02, que fue una de las principales materias primas para la preparación del 𝐻2𝑂2. En todos los casos en los que aparezca la raíz peroxi o la palabra peróxido, ello indica que existe el grupo 02 2−, y los oxígenos estructuralmente están unidos -O-O-. Los anteriores son los más importantes como compuestos puros, pero el grupo aparece frecuentemente en otros compuestos. (Solís Correa, 2014) • Hidróxidos metálicos: Son compuestos de fórmula general 𝑀(𝑂𝐻)𝑦, donde 𝑦 es el estado de oxidación del ion metálico. Son ternarios porque contienen tres elementos: un elemento metálico, oxígeno e hidrógeno. Algunos hidróxidos pueden obtenerse por la reacción de óxidos con agua, como en los ejemplos siguientes: 𝑁𝑎2𝑂(𝑠) + 𝐻2𝑂(𝑙) ⟶ 2 𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 = 2 ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 o 𝐶𝑎𝑂(𝑠) + 𝐻20(𝑙) ⟶ 𝐶𝑎(𝑂𝐻)2(𝑎𝑐) ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑖𝑜 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 = ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜𝑑𝑒 𝑐𝑎𝑙𝑐𝑖𝑜. Una expresión general para las reacciones anteriores es: 𝑀𝑥𝑂𝑦 + 𝑦𝐻20 ⟶ 𝑥𝑀(𝑂𝐻)𝑦 Marco referencial 23 ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑚𝑒𝑡á𝑙𝑖𝑐𝑜 + 𝑎𝑔𝑢𝑎 = ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑚𝑒𝑡á𝑙𝑖𝑐𝑜 Los índices 𝑥 y 𝑦 provienen de la fórmula del óxido. La reacción de un óxido con agua no es una forma general de obtención de hidróxidos. Algunas veces el óxido es más estable que el hidróxido y la reacción que se presenta es la opuesta a la anterior: 𝑥𝑀(𝑂𝐻)𝑦 ⟶ 𝑀𝑥𝑂𝑦 + 𝑦𝐻20 que ocurre regularmente cuando 𝑦 es un valor alto, igual o mayor que 3, como en los casos siguientes: 2 𝐴𝑙(𝑂𝐻)3(𝑎𝑐) ⟶ 𝐴𝑙2𝑂3(𝑠) + 3𝐻2𝑂(𝑙) 2 ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 = ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑎𝑙𝑢𝑚𝑖𝑛𝑖𝑜 + 3 𝑎𝑔𝑢𝑎. 2 𝐴𝑢(𝑂𝐻)3(𝑎𝑐) ⟶ 𝐴𝑢2𝑂3(𝑠) + 3𝐻2𝑂(𝑙) 2 𝑡𝑟𝑖ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑟𝑜 = 𝑡𝑟𝑖ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑜𝑟𝑜 + 3 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑇𝑖(𝑂𝐻)4(𝑎𝑐) ⟶ 𝑇𝑖𝑂2(𝑠) + 2𝐻2𝑂(𝑙) 𝑡𝑒𝑡𝑟𝑎ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑡𝑎𝑛𝑖𝑜 = 𝑑𝑖ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑡𝑖𝑡𝑎𝑛𝑖𝑜 + 2 𝑎𝑔𝑢𝑎 𝑃𝑡(𝑂𝐻)4(𝑎𝑐) ⟶ 𝑃𝑡𝑂2(𝑠) + 2𝐻2𝑂(𝑙) 𝑡𝑒𝑡𝑟𝑎ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑡𝑖𝑛𝑜 = 𝑑𝑖ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑝𝑙𝑎𝑡𝑖𝑛𝑜 + 2 𝑎𝑔𝑢𝑎 La nomenclatura de estos compuestos se da de forma similar a la de los óxidos. Stock: con la palabra hidróxido, la preposición “de”, el nombre del ion metálico y el estado de oxidación en número romanos entre paréntesis (Tabla 5). 24 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química Tabla 5. Nomenclatura Stock hidróxidos Compuesto Nomenclatura Stock 𝐹𝑒(𝑂𝐻)2 hidróxido de hierro(II). 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 hidróxido de hierro(III). 𝐻𝑔𝑂𝐻 hidróxido de mercurio(I). 𝐻𝑔(𝑂𝐻)2 hidróxido de mercurio(II). Fuente: Solís, Correa (2014) Sistemática: con la palabra hidróxido, la preposición "de" y el nombre del ion metálico (Tabla 6). Tabla 6. Nomenclatura sistemática hidróxidos Compuesto Nomenclatura sistemática 𝐿𝑖𝑂𝐻 hidróxido de litio 𝑀𝑔(𝑂𝐻)2 hidróxido de magnesio 𝑇𝑙(𝑂𝐻)3 hidróxido de tritalio Fuente: Solís, Correa (2014) Tradicional: cuando el metal puede presentar varios estados de oxidación es posible utilizar la nomenclatura tradicional, en la cual el nombre del ion metálico termina en -ico o en –oso (Tabla 7). Tabla 7. Nomenclatura tradicional hidróxidos 𝐹𝑒(𝑂𝐻)2 hidróxido ferroso. 𝐹𝑒(𝑂𝐻)3 hidróxido férrico. 𝐻𝑔𝑂𝐻 hidróxido mercurioso. 𝐻𝑔(𝑂𝐻)2 hidróxido mercúrico. Fuente: Solís, Correa (2014) Sólo los hidróxidos de los elementos alcalinos son solubles en el agua. Además, éstos pueden formar iones con facilidad: 𝑀𝑂𝐻 + 𝐻2𝑂 ⟶ 𝑀+ + 𝑂𝐻− 𝑒𝑛 𝑎𝑔𝑢𝑎 M+(ac) Marco referencial 25 como el 𝐾𝑂𝐻 ⟶ 𝐾(𝑎𝑐) + + 𝑂𝐻(𝑎𝑐) − El ion 𝑂𝐻(𝑎𝑐) − recibe el nombre de hidroxilo u oxhidrilo, que resulta de extraer un hidrógeno a la molécula del agua. Toda sustancia que esté formada por metal y el hidróxido no importa que sea soluble o insoluble en agua, es considera una base o hidróxido, por ejemplo, 𝑇𝑖(𝑂𝐻)4 es un hidróxido y es insoluble en agua. Los hidróxidos de los metales alcalinos son bases fuertes y los de los metales alcalinotérreos (los de Mg, Ca, Sr y Ba) son bases débiles, pues casi no se disocian; además son poco solubles en agua. Los demás hidróxidos metálicos son casi totalmente insolubles, o se comportan como bases demasiado débiles. (Solís Correa, 2014) • Hidrácidos: Los hidruros de los grupos 16 y 17 reaccionan con el agua para producir iones hidronio y son, por tanto, ácidos. Tomando como ejemplo al cloruro de hidrógeno: 𝐻𝐶𝑙(𝑔) + 𝐻2𝑂(𝑙)(𝑙) ⟶ 𝐻3𝑂(𝑎𝑐) + + 𝐶𝑙(𝑎𝑐) − Las soluciones acuosas de los hidruros ácidos se denominan "ácidos hidrácidos" o simplemente "hidrácidos", y en su nomenclatura se incluye la palabra ácido, el nombre apocopado del no metal y la terminación "hídrico" si está en agua. Su fórmula debe estar acompañada por la palabra "acuoso" (ac) (Tabla 8). Tabla 8. Nomenclatura hidrácidos Compuesto Nomenclatura 𝐻𝐹(𝑎𝑐) acido fluorhídrico 𝐻𝐶𝑙(𝑎𝑐) ácido clorhídrico 𝐻𝐵𝑟(𝑎𝑐) ácido bromhídrico 𝐻𝐼(𝑎𝑐) acido yodhídrico 𝐻2𝑆(𝑎𝑐) ácido sulfhídrico 𝐻2𝑆𝑒(𝑎𝑐) ácido selenhídrico 𝐻2𝑇𝑒(𝑎𝑐) ácido telurhídrico Fuente: Solís, Correa (2014) 26 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química • Oxiácidos: Otro tipo de óxidos reactivos con el agua son los óxidos de los no metales. Por ejemplo: trióxido de azufre es un líquido 𝑆𝑂3(𝑙) + 𝐻2𝑂(𝑙) ⇄ 𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑐) Una diferencia importante entre esta reacción y las anteriores es que cuando se trata de los óxidos metálicos, el producto siempre contiene uniones simples 𝑀— 𝑂𝐻. En este caso no siempre se obtienen estas uniones, sino también enlaces 𝑀 = 𝑂 o 𝑀 ⟶ 𝑂. Este hecho hace que la fórmula general de los compuestos sea 𝐻𝑟𝑀𝑂𝑞, donde 𝑟 y 𝑞 no siempre son iguales. Generalmente 𝑟 (el número de átomos de hidrógeno) es menor que 𝑞 (el número de átomos de oxígeno). Es muy difícil generalizar fórmulas para estos compuestos. Es posible, al mirar la tabla periódica, escoger el número de oxidación más pequeño en valor absoluto del no metal y este corresponde al número de hidrógenos del oxácido, este método no aplica para el nitrógeno. La mayor parte de los oxiácidos son solubles en agua y al disolverse forman iones. A diferencia de los hidróxidos que dan iones 𝑀𝑌+ y 𝑂𝐻−, la ruptura de las moléculas de oxiácidos ocurre en el enlace oxígeno-hidrógeno, por su alta diferencia de electronegatividad: En los hidróxidos la ruptura se da por la alta diferencia de electronegatividad entre el no metal y el oxígeno ej. NaOH electronegatividad Na 0,9; O 3,5 y H 2,1, hay mayor diferencia de electronegatividad entre el sodio y el oxígeno. 𝑂𝑏𝑀(𝑂𝐻)𝑟 ⟶ 𝑟𝐻 + + 𝑂𝑏𝑀𝑂𝑟 𝑟−ó 𝑀𝑂𝑞 𝑟− como en el siguiente caso: H2O(𝑙) + HNO3(𝑙) → 𝐻3𝑂(𝑎𝑐) + + NO3(𝑎𝑐) − Observe que 𝑞 = 𝑟 + 𝑏. Por lo anterior la molécula se representa como 𝐻𝑟𝑀𝑂𝑞, con los átomos de hidrógeno separados de los de oxígeno, pues en la disociación en solución acuosa los hidrógenos actuarán como iones positivos. Esta representación es un convenio para los ácidos, Marco referencial 27 siguiendo la diferencia de electronegatividad, aunque estructuralmente el hidrógeno va unido al oxígeno. Las sustancias que producen iones 𝐻+ al ser disueltas en el agua se llaman ácidos (𝐻3𝑂) +. Las sustancias que contienen oxígeno en sus moléculas y producen iones 𝐻+ al quedar disueltas en el agua se denominan ácidos oxigenados u oxiácidos. Como la mayoría de los oxiácidos fueron preparados antes del desarrollo de la nomenclatura sistemática, recibieron el nombre del óxido no metálico correspondiente terminado en -oso o en -ico, y éste es el nombre tradicional con que se les denomina. El nombre Stock, poco empleado, se forma con la palabra "ácido", la raíz griega del número de oxígenos por molécula seguido de la partícula -oxo-, el nombre del elemento central terminado en -ico y su estado de oxidación encerrado en paréntesis. Por ejemplo, el ácido sulfúrico 𝐻2𝑆𝑂4 debería denominarse ácido tetraoxosulfúrico(VI). Los ácidos oxigenados del cloro son 𝐻𝐶𝑙𝑂, 𝐻𝐶𝑙𝑂2, y 𝐻𝐶𝑙𝑂3 y 𝐻𝐶𝑙𝑂4. En la tabla 9 observamos los nombres tradicionales y Stock de ellos. Tabla 9. Nombres tradicionales y Stock de los ácidos oxigenados del cloro (oxiácidos) Compuesto Nombre tradicional Nombre Stock 𝐻𝐶𝑙𝑂 ácido hipocloroso ácido monoxoclórico(I) 𝐻𝐶𝑙𝑂2 ácido cloroso ácido dioxoclórico(III) 𝐻𝐶𝑙𝑂3 ácido clórico ácido trioxoclórico(V) 𝐻𝐶𝑙𝑂4 ácido perclórico ácido tetraoxoclórico(VII) Fuente: Solís, Correa(2014) Hay una forma muy rápida para reconocer el estado de oxidación del elemento central en un ácido oxigenado con fórmula general 𝐻𝑟𝑀𝑂𝑞. Esta consiste en realizar la operación 2𝑞 − 𝑟 = 𝑀. Por ejemplo, en el ácido ortobórico 𝐻3𝐵𝑂3, el estado de oxidación del boro es (2 × 3) − 3 = 3, y el nombre Stock será: ácido trioxobórico(III). (Solís Correa, 2014). 28 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química En la nomenclatura sistemática primero se escribe un prefijo que indica el número de oxígenos, la palabra "oxo", otro prefijo para el número de átomos no metálicos, la raíz de ese átomo acabado en "-ato". Por último, las palabras "de hidrógeno", no se cuenta su número se lee de derecha a izquierda. Tabla 10. Nomenclatura sistemática de oxiácidos del cloro Acido Nombre sistemático 𝐻𝐶𝑙𝑂 oxoclorato de hidrógeno 𝐻𝐶𝑙𝑂2 dioxoclorato de hidrógeno 𝐻𝐶𝑙𝑂3 trioxoclorato de hidrógeno 𝐻𝐶𝑙𝑂4 tetraoxoclorato de hidrógeno Fuente: Solís, Correa (2014) • Sales binarias: La mayor parte de los elementos situados del lado izquierdo de la tabla periódica se combinan directamente con los elementos situados en el lado derecho. Los del lado derecho producen iones negativos en estas combinaciones y los del izquierdo, iones positivos: 𝑥 𝑛 𝐴𝑛 + 𝑦 𝑚 𝐵𝑚 = 𝐴𝑥𝐵𝑦 Los compuestos así formados se llaman sales binarias. Un ejemplo clásico es el cloruro de sodio: 1 𝑛 𝑁𝑎𝑛 + 1 2 𝐶𝑙2 = 𝑁𝑎𝐶𝑙 La mayoría de los compuestos así formados son sólidos, cristalinos, blancos y parecidos a la sal de cocina o cloruro de sodio (sistemático) o cloruro sódico (tradicional). Por esta razón las sales binarias se llaman también sales halógenas (el cloro es un elemento de los halógenos) o sales haloideas (porque las formas minerales de la sal común se llaman halitas), aunque no todas tengan elementos del grupo de los halógenos ej.: sulfuro de sodio. Marco referencial 29 Los valores 𝑥 y 𝑦 de la fórmula general 𝐴𝑥𝐵𝑦 se obtienen de la regla de intercambios de estado de oxidación. La nomenclatura Stock de las sales generalmente se forma enunciando el nombre del ion negativo, terminado en -uro, la preposición "de", y el nombre del metal seguida del estado de oxidación del mismo entre paréntesis (Tabla 11). Tabla 11. Nomenclatura Stock para las sales binarias Compuesto Nomenclatura Stock 𝐺𝑎𝐴𝑠 arseniuro de galio(III) 𝐶𝑑𝑇𝑒 telururo de cadmio 𝐶𝑢2𝑆 sulfuro de cobre(I) 𝐹𝑒𝐶𝑙3 cloruro de hierro(III) 𝐴𝑔𝐵𝑟 bromuro de plata Fuente: Solís, Correa (2014) Las otras dos nomenclaturas, mencionadas para los óxidos, también son comunes para las sales. Los compuestos anteriores pueden tener los siguientes nombres: Tabla 12. Nomenclatura sistemática para las sales binarias Compuesto Nomenclatura sistemática 𝐺𝑎𝐴𝑠 arseniuro de galio 𝐶𝑑𝑇𝑒 telururo de cadmio 𝐶𝑢2𝑆 sulfuro de dicobre 𝐹𝑒𝐶𝑙3 tricloruro de hierro 𝐴𝑔𝐵𝑟 bromuro de plata Fuente: Solís, Correa (2014) Tabla 13. Nomenclatura tradicional para las sales binarias Compuesto Nomenclatura tradicional 𝐺𝑎𝐴𝑠 arseniuro gálico 𝐶𝑑𝑇𝑒 telururo cádmico 𝐶𝑢2𝑆 sulfuro cuproso 𝐹𝑒𝐶𝑙3 cloruro férrico Fuente: Solís, Correa (2014) 30 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química • Oxisales: Las oxisales son las que resultan de combinar iones metálicos (cationes) con aniones oxigenados. La fórmula general que les corresponde es: 𝑀𝑝(𝑀′𝑂𝑞)𝑦 donde 𝑦 es el estado de oxidación del catión metálico 𝑀, y 𝑝 es la carga formal del oxoanión, cuyo átomo central es 𝑀′. Los valores de 𝑝 y de 𝑦, como estados de oxidación de 𝑀𝑦+ y 𝑀𝑂𝑞 𝑝− , se intercambian siguiendo la regla del intercambio de los estados de oxidación. Para indicar el nombre de una oxisal en nomenclatura Stock se enuncia el nombre del oxianión, la preposición "de" y el nombre del catión, poniendo su estado de oxidación entre paréntesis, cuando proceda (Tabla 14). Tabla 14. Nomenclatura Stock de oxisales Nomenclatura Stock Compuesto yodato de potasio 𝐾𝐼𝑂3 nitrato de calcio 𝐶𝑎(𝑁𝑂3)2 sulfato de sodio 𝑁𝑎2𝑆𝑂4 metasilicato de magnesio 𝑀𝑔𝑆𝑖𝑂3 fosfato de hierro(II) u ortofosfato de hierro(II) 𝐹𝑒3(𝑃𝑂4)2 carbonato de cobalto(III) 𝐶𝑜2(𝐶𝑂3)3 Fuente: Solís, Correa (2014) En la nomenclatura tradicional el anión se nombra igual que el ácido oxácido del que procede, sustituyendo las terminaciones –oso e –ico por –ito y –ato respectivamente; y el catión añadiendo hipo-, -oso, -ico, hiper-, de acuerdo al número de valencias que posea (Tabla 15). Marco referencial 31 Tabla 15. Nomenclatura tradicional oxisales Compuesto Nomenclatura tradicional 𝑁𝑎𝐶𝑙𝑂2 clorito sódico 𝐹𝑒𝑆𝑂4 sulfato ferroso 𝐹𝑒2(𝑆𝑂4)3 sulfato férrico 𝑀𝑔𝑆𝑖𝑂3 metasilicato magnésico Fuente: Solís, Correa (2014) El método de obtención generalizado de las oxisales consiste en hacer reaccionar al ácido que da origen al oxoanión con el hidróxido metálico que corresponde. La ecuación química general es: 𝑦𝐻𝑝𝑀 ′𝑂𝑞 + 𝑝𝑀(𝑂𝐻)𝑦 ⟶ 𝑀𝑝(𝑀 ′𝑂𝑞) 𝑦 + (𝑝 × 𝑦)𝐻2𝑂 oxiácido hidróxido oxisal agua Ejemplo: 𝐻2𝑆𝑂4(𝑎𝑐) + 2𝑁𝑎𝑂𝐻(𝑎𝑐) ⟶ 𝑁𝑎2𝑆𝑂4(𝑎𝑐) + 2𝐻2𝑂(𝑙) á𝑐𝑖𝑑𝑜 𝑠𝑢𝑙𝑓ú𝑟𝑖𝑐𝑜 + 2ℎ𝑖𝑑𝑟ó𝑥𝑖𝑑𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 = 𝑠𝑢𝑙𝑓𝑎𝑡𝑜 𝑑𝑒 𝑠𝑜𝑑𝑖𝑜 + 2𝑎𝑔𝑢𝑎 A este método de preparación se le conoce como neutralización, pues consiste en igualar las cantidades de iones 𝐻+ que provienen del ácido con las cantidades de iones 𝑂𝐻− que provienen de las bases. La neutralización ocurre cuando la cantidad de ácido reacciona con una cantidad igual de base y el producto final es neutro, ya que 𝐻+ + 𝑂𝐻− = 𝐻2𝑂 (Solís Correa, 2014) Las funciones químicas inorgánicas de mayor relevancia son: óxidos, hidróxidos, ácidos y sales; cada una de las cuales se rige por los sistemas de nomenclatura mencionados anteriormente. 32 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química 2.1.4 Enseñanza de la nomenclatura química. Respecto de la práctica áulica de la enseñanza de la nomenclatura, se observan varias modalidades generales, cada una con sus matices y variantes: - Enseñanza tradicional. - Enseñanza por medio del juego. - Enseñanza dentro de un paradigma ciencia-tecnología-sociedad (CTS). (Laurella, 2015) 2.1.5 Aprendizaje Activo. Este se basa en la concepción que el aprendizaje se da de mejor forma a medida que el estudiante interactúa y elabora el mismo sus procesos de generación de nuevos conocimientos, contando con la orientación del docente. En este se logra una educación horizontal, en la que el estudiante tiene un papel activo. El aprendizaje activo puede ser entendido como aquel basado en el alumno que se consigue no solo con la motivación, sino también con implicación, atención y trabajo constante (Esteba Ramos, 2013). Según Jerez (2015) el aprendizaje “ocurre” porque el estudiante hizo algo más que escuchar una clase, y el docente se enfocó en que lo anterior ocurriera, teniendo en vista el aprendizaje que deseaba lograr en ellos. A esto se le llama formación orientada hacia los estudiantes y su participación activa. No es necesario que se diseñen estrategias tan elaboradas, pero sí que tengan una significancia para los estudiantes, y que les permita desarrollar sus propios conceptos a través de distintas actividades pedagógicas. 2.1.6 Cognición situada. En este el aprendizaje se entiende como los cambios en las formas de comprensión y participación de los sujetos en una actividad conjunta. Debe comprenderse como un proceso multidimensionalde apropiación cultural, ya que se trata de una experiencia que involucra el pensamiento, la afectividad y la acción (Díaz Barriga, 2003). Marco referencial 33 2.1.7 Enseñanza de la química. Si hay una ciencia que ha de contribuir a la alfabetización científica de nuestros estudiantes es precisamente la química. Los cambios producidos en las estrategias de enseñanza y aprendizaje de las ciencias, al responder a las nuevas necesidades formativas generadas por la sociedad, tienen como meta el "aprender a aprender", con el consecuente desarrollo en todas las áreas y niveles de educación (Sandoval, Mandolesi, & Cura, 2013) 2.1.8 Estándares de competencias y derechos básicos de aprendizaje. Los estándares básicos de competencias constituyen uno de los parámetros de lo que todo niño, niña y joven debe saber y saber hacer para lograr el nivel de calidad esperado a su paso por el sistema educativo (Ministerio de Educación Nacional, 2006). Un estándar es un criterio claro y público que permite juzgar si un estudiante, una institución o el sistema educativo en su conjunto cumplen con unas expectativas comunes de calidad; expresa una situación deseada en cuanto a lo que se espera que todos los estudiantes aprendan en cada una de las áreas a lo largo de su paso por la Educación Básica y Media, especificando por grupos de grados (1 a 3, 4 a 5, 6 a 7, 8 a 9, y 10 a 11) el nivel de calidad que se aspira alcanzar. (Ministerio de Educación Nacional, 2006). Una de las metas fundamentales de la formación en ciencias es procurar que los y las estudiantes se aproximen progresivamente al conocimiento científico, tomando como punto de partida su conocimiento “natural” del mundo y fomentando en ellos una postura crítica que responda a un proceso de análisis y reflexión (Ministerio de Educación Nacional, 2006) Para el grado décimo y undécimo, el estándar básico de competencias relacionado con la nomenclatura química es: “Relaciono la estructura de las moléculas orgánicas e inorgánicas con sus propiedades físicas y químicas y su capacidad de cambio químico” (Ministerio de Educación Nacional, 2006). Los Derechos Básicos de Aprendizaje (DBA), corresponde a un conjunto de aprendizajes estructurantes que han de aprender los estudiantes en cada uno de los grados de educación escolar, desde transición hasta once. Los DBA se organizan guardando 34 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química coherencia con los Lineamientos Curriculares y los Estándares Básicos de Competencias (EBC). Su importancia radica en que plantean elementos para construir rutas de enseñanza que promueven la consecución de aprendizajes año a año para que, como resultado de un proceso, los estudiantes alcancen los EBC propuestos por cada grupo de grados (Ministerio de Educación Nacional, 2016). Es importante tener en cuenta que los DBA por sí solos no constituyen una propuesta curricular y estos deben ser articulados con los enfoques, metodologías, estrategias y contextos definidos en cada establecimiento educativo, en el marco de los Proyectos Educativos Institucionales (PEI) materializados en los planes de área y de aula. Los DBA también constituyen un conjunto de conocimientos y habilidades que se pueden movilizar de un grado a otro, en función de los procesos de aprendizaje de los estudiantes. Si bien los DBA se formulan para cada grado, el maestro puede trasladarlos de uno a otro en función de las especificidades de los procesos de aprendizaje de los estudiantes. De esta manera, los DBA son una estrategia para promover la flexibilidad curricular puesto que definen aprendizajes amplios que requieren de procesos a lo largo del año y no son alcanzables con una o unas actividades. (Ministerio de Educación Nacional, 2016). Para la enseñanza de la nomenclatura química inorgánica, el DBA correspondiente es: “Comprende que los diferentes mecanismos de reacción química (oxido-reducción, descomposición, neutralización y precipitación) posibilitan la formación de compuestos inorgánicos.” (Ministerio de Educación Nacional, 2016) 3. Metodología 3.1 Tipo de investigación La presente investigación es descriptiva, de tipo cualitativo, enmarcada en el enfoque de aprendizaje activo. La investigación descriptiva tiene como meta construir y reconstruir en forma colaborativa el conocimiento pedagógico en pro del mejoramiento de los procesos educativos. En el estudio de Sierra (2013), se describe al aprendizaje activo como una estrategia que propicia una actitud activa del estudiante en clase. Es el proceso que compenetra a los estudiantes a realizar cosas y pensar en esas cosas que realizan. En esta estrategia los estudiantes desarrollan distintas habilidades, que les permitirán resolver problemas, así como adquirir una serie de competencias con las que el joven podrá desenvolverse en la sociedad. 3.2 Población Estudiantes del grado décimo del Centro Educativo Rural San José de Castro, ubicado en el Corregimiento de Castro, en el municipio de Arboledas, Norte de Santander, cuyas edades oscilan entre los 15 y los 19 años, los cuales provienen de veredas aledañas (zona rural), con muchas dificultades en el desplazamiento desde y hacia sus hogares. Sus condiciones familiares son muy diversas, encontrándose desde familias nucleares, hasta grupos familiares extensos con varios parientes en la misma vivienda. Algunos con padres con problemas de alcoholismo, y con un nivel de formación bajo; muy pocos padres culminaron sus estudios básicos, y ninguno tiene formación universitaria. Igualmente presentan un bajo interés en el estudio, ya que muy pocos aspiran a salir del campo a estudiar a una institución de educación superior. 36 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química 3.3 Etapas del proceso de enseñanza Para dar cumplimiento a los objetivos del trabajo de grado se llevaron a cabo las siguientes acciones: 3.3.1 Selección información. Se hizo un barrido de la información encontrada, para seleccionar los conceptos idóneos que harán parte de la estrategia didáctica implementada. 3.3.2 Diseño prueba diagnóstica. Se diseñó una prueba donde se evalúen los conocimientos previos que los estudiantes deben tener con respecto a la temática de nomenclatura inorgánica, como lo es la identificación de los tipos de enlaces, iones y fórmulas químicas. Con el fin de determinar la cantidad de jóvenes que se encuentran apropiados de los presaberes necesarios para poder comprender la temática de nomenclatura química inorgánica, o en caso contrario, realizar un refuerzo sobre los mismos. 3.3.3 Contenido y estructura de la estrategia didáctica. Después del análisis de las pruebas diagnósticas, se realizará la planeación del contenido y estructura de la estrategia, para que esté acorde a los pre-saberes de los estudiantes y al contexto en que se desenvuelven. 3.3.4 Desarrollo de la estrategia didáctica. Luego de aplicada la prueba diagnóstica, se realizará una estrategia didáctica mediante el desarrollo del aprendizaje activo, utilizando diversas herramientas lúdicas y tecnológicas, con el fin de despertar en los jóvenes la curiosidad por nombrar los distintos compuestos químicos inorgánicos. Igualmente, se familiarizará a los estudiantes con las diversas sustancias inorgánicas que rodean su vida cotidiana, para que se acerquen al lenguaje científico sin sentirse cohibido por el uso de términos técnicos. 3.3.5 Evaluación Se llevó un registro a manera de diario de las actividades de los estudiantes y sus logros cognitivos. Metodología 37 Mediante las charlas permanentes con los estudiantes se irá evaluando su proceso de apropiación del lenguaje de la química inorgánica. Finalmente serealizará una prueba donde se evalúen los conocimientos adquiridos durante la implementación de la estrategia didáctica. 4. Resultados y análisis de resultados 4.1 Selección información Luego de realizada la lectura de la bibliografía consultada, así como los estándares básicos correspondientes a la nomenclatura inorgánica, se pudo establecer la temática que se debe tratar en el desarrollo de este módulo. Así el primer contenido a tratar será valencia y número de oxidación, seguido de la historia de la nomenclatura de química inorgánica, con el fin de conocer como ha sido el proceso para llegar hasta la nomenclatura utilizada actualmente, después el concepto de función química y grupo funcional y finalmente los distintos grupos funcionales en química inorgánica y cómo es su nomenclatura en los tres sistemas más comúnmente utilizados: stock, tradicional y sistemático. 4.2 Prueba diagnóstica Se aplicó a 35 estudiantes de grado décimo una prueba diagnóstica (Figura 3) la cual tuvo como objetivo el conocer los pre-saberes que los jóvenes tienen con respecto a la configuración electrónica, enlaces y tipos de enlaces. El manejo de la configuración electrónica y tipos de enlaces, les permite a los jóvenes entender más fácilmente los tipos de compuestos que se forman, así como el comportamiento de los átomos presentes en los mismos, y podrán identificar más fácilmente los iones que pueden derivar de dichos compuestos al disociarse. Los resultados obtenidos en la prueba diagnóstica sirvieron para poder desarrollar la planeación que les permitió comprender la temática tratada. Es necesario dentro de los pre-saberes de los estudiantes, el concepto de átomo y partículas subatómicas, molécula y cómo se forma la misma, enlace y los tipos de enlace; ya que con estos temas se pueden afianzar los conocimientos de la nomenclatura química. Igualmente, el conocer la configuración electrónica, le permitirá al estudiante determinar las propiedades periódicas de los elementos que se presenten, y será más fácil aplicar las 40 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química reglas al momento de nombrar un compuesto inorgánico, además de poder predecir el comportamiento de los elementos en una fórmula química. Igualmente, el conocer los tipos de enlace, le permitirá al educando el poder determinar si puede haber formación de iones o no al momento de una reacción química. Figura 3. Prueba diagnóstica aplicada Fuente: Elaboración propia A partir de la aplicación de la prueba se pudo apreciar los resultados consignados en la tabla 16. Resultados y análisis de resultados 41 Tabla 16. Resultados obtenidos en la aplicación de la prueba diagnóstica Pregunta Correcto Incorrecto No responde Total Cant. % Cant % Cant. % 1. Realiza la configuración electrónica del azufre (S), que tiene 16 electrones 30 85,71 5 14,29 0 0 35 2. Realiza la configuración electrónica del calcio (Ca), que tiene 20 electrones 25 71,43 10 28,57 0 0 35 3. Realiza la configuración electrónica del ion calcio (Ca2+) 23 65,71 7 20,00 5 14 35 4. Realiza la configuración electrónica del ion sulfuro (S2-) 22 62,86 7 20,00 6 17 35 5. ¿Por qué el azufre tiene menos electrones que el ion sulfuro? 9 25,71 21 60,00 5 14 35 6. ¿Por qué el calcio tiene más electrones que el ion calcio? 6 17,14 21 60,00 8 23 35 7. ¿Qué es un enlace iónico? 8 22,86 22 62,86 5 14 35 8. ¿Qué es un enlace covalente? 14 40,00 16 45,71 5 14 35 9. ¿Qué tipo de enlace tiene el compuesto CO2? 12 34,29 12 34,29 11 31 35 10. ¿Qué tipo de enlace tiene el compuesto CaCl2? 12 34,29 13 37,14 10 29 35 Fuente: Elaboración propia Para las preguntas 1 a 4, se puede concluir que los jóvenes tienen facilidad para realizar la configuración electrónica en elementos sin carga (85,71 % y 71,43 % de respuestas correctas), sin embargo, presentan una mayor dificultad a la hora de representar la cantidad de electrones presente en iones (65,71 % y 62,86 % de aciertos). Sin embargo, más del 50 % de los estudiantes son capaces de realizar la configuración electrónica de los elementos dados. Con base a las respuestas de las preguntas 5 y 6, se puede apreciar que los jóvenes no tienen claridad a la hora de explicar la razón por la que ion cargado positivamente tiene una menor cantidad de electrones en su configuración electrónica, o porqué un ion 42 Enseñanza de la nomenclatura de química inorgánica como lenguaje científico especializado en el área de química negativo tiene una mayor cantidad de electrones (con un 60,00 % incorrecto en ambas respuestas). Con respecto a las respuestas dadas en las preguntas 7 a 10, se pudieron observar dificultades al dar el concepto de tipos de enlace iónico o covalente (62,86 % y 45,71 % incorrecto), así como en identificar el tipo de enlace de una molécula, teniendo un mayor porcentaje de incorrecto, o no responde en estas preguntas (34,29 % de aciertos en las preguntas 9 y 10). A partir del diagnóstico se pudo determinar que, los estudiantes muestran falencias y vacíos conceptuales. Por lo que se hizo necesario realizar un refuerzo en los jóvenes antes de abordar la temática de nomenclatura de química inorgánica, a partir del desarrollo de una clase magistral, en la cual se socializaron los conceptos de ion, enlaces, tipos de enlaces y la forma de identificar los tipos de enlaces químicos. Así como un refuerzo en configuración electrónica, la cual permite determinar algunas propiedades químicas y la ubicación de los elementos en la tabla periódica. Después del desarrollo de la clase magistral, a partir del desarrollo de actividades individuales y grupales, se pudo observar que los jóvenes eran capaces de distinguir los tipos de enlaces, así como la formación de iones por disociación de los mismos. 4.3 Contenido y estructura de la estrategia didáctica Para llevar a cabo la estrategia didáctica, fue necesario realizar una planeación de los distintos contenidos a tratar. Primeramente, se comenzó con la historia y el origen de los nombres y representación de los elementos, partiendo de los alquimistas, los símbolos de Dalton y finalmente llegando a Berzelius, quien fue el que postuló la simbología que se utiliza hoy. Seguidamente se basa en el sistema de Berzelius para la representación de los compuestos. Se continuó con los conceptos de número de oxidación y valencia. Los cuales guardan una relación, pero a su vez son completamente distintos. Después se habla sobre la nomenclatura de los compuestos, que hay dos grandes grupos de sustancias, las Resultados y análisis de resultados 43 inorgánicas y las orgánicas, y cada uno de ellos tienen formas distintas de nombrarlas. A su vez los compuestos inorgánicos se dividen en grupos funcionales, y se dan a conocer los grupos funcionales inorgánicos, y los tipos de nomenclatura utilizados para cada uno (Anexo A). A partir de una dinámica de identificación de grupo funciónales, en la cual la docente escribía una fórmula química, y en trabajo de grupo los estudiantes intentaban nombrarlo en las tres formas (Stock, Sistemática y Tradicional); y el primer grupo que terminara pasaba al tablero y procedía a nombrar el compuesto. Se hacía retroalimentación con los compañeros, si había errores se corregían de forma grupal y si se realizaba el ejercicio de forma correcta, los estudiantes del grupo recibían un punto. Los grupos recibían una nota apreciativa de acuerdo a la cantidad de aciertos que tuvieran. Otra actividad realizada para la identificación de los distintos grupos funcionales, y su uso, es lograr ubicar estos compuestos en los elementos que los estudiantes encuentren a su alrededor; para ello se les pide a los jóvenes que traigan diversos empaques
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