sábado, 26 de marzo de 2011

Isomerización del ácido maleico a ácido fumárico

I. OBJETIVOS

a) Realizar la transformación del ácido maleico (ácido cis-2-butenodioico) al isómero geométrico ácido fumárico (ácido trans-2-butenodioico).

b) Diferenciar los isómeros geométricos del ácido 2-butenodioico, por su solubilidad y punto de fusión.

II. REACCIÓN




Propiedades físicas

Ácido maleico

Ácido fumárico

Masa molar

Punto de fusión

Solubilidad en agua a 25°C

III. MATERIAL

Soporte universal con anillo de fierro

1

Pinzas para matraz y refrigerante

2

Mechero

1

Refrigerante de reflujo

1

Matraz pera de 50 mL

1

Matraz Erlenmeyer de 250 mL

1

Embudo

1

Papel filtro

1

Pipeta graduada de 5 mL

1

Vaso de precipitados

1

Baño maría

1

Tubos de ensaye

2

Tela de alambre con asbesto

1

Tripié

1

Triángulo de porcelana

1

Bomba de agua sumergible

1


IV. SUSTANCIAS

ácido maleico 2.5 g

ácido clorhídrico 5 mL

agua destilada 3 mL

V. PROCEDIMIENTO

1. En un matraz pera de 50 mL, se disuelven 2.5 g de ácido maleico [SUSTANCIA CORROSIVA, EVITE EL CONTACTO CON LA PIEL] en 3 mL de agua, evitando el calentamiento. En el mismo matraz, se adicionan 5 mL de ácido clorhídrico concentrado [LÍQUIDO IRRITANTE, EVITAR INHALACIÓN Y CONTACTO CON LA PIEL].

2. Se adapta al matraz un refrigerante en posición de reflujo y se calienta la mezcla durante 30 minutos a reflujo moderado.

3. Se enfría el matraz hasta temperatura ambiente y se separan por filtración los cristales de ácido fumárico obtenido.

4. Se recristaliza en agua y se secan los cristales de ácido fumárico. Se pesan.

5. Se identifica el producto por su punto de fusión y por su solubilidad en agua.

VI. CUESTIONARIO

1. ¿Qué papel desempeña el ácido clorhídrico en la síntesis del ácido fumárico?

2. ¿Cómo explica las diferencias entre los puntos de fusión de los isómeros geométricos estudiados en esta práctica?

3. ¿Cómo explica las diferencias en solubilidades de estos isómeros geométricos?

4. ¿Cómo explica las diferencias en la primera y segunda constantes de acidez?

5. ¿Qué pruebas químicas haría para determinar la presencia del grupo funcional carboxilo y de la doble ligadura del ácido fumárico?


domingo, 7 de noviembre de 2010

Desarrollo de competencias en el laboratorio de Química Orgánica

El Nuevo Modelo Educativo (NME)* de la Universidad Autónoma de Guerrero (UAG), establece que la función de la Universidad es promover una formación integral y humanista de sus estudiantes para apoyar el desarrollo sustentable del país. Retoma, además, los principios básicos de la Declaración Mundial de la UNESCO: aprender a aprender, aprender a ser, aprender a hacer, aprender a emprender y aprender a respetar al otro y al entorno.
En este marco de política académica que señala el NME, los principios orientadores del quehacer académico de la Universidad Autónoma de Guerrero, serán los siguientes:
1. Educación Integral, que conduce a la formación del ser humano en el desarrollo de sus conocimientos, actitudes, habilidades y valores.
2. Educación Centrada en el Aprendizaje, es decir, en el desarrollo de un currículum integral, abierto a toda la experiencia humana, a todas las realidades y a todos los conocimientos.
3. Educación Centrada en el Estudiante, que estará orientada por métodos y técnicas didáctico-pedagógicas que pongan en el centro de la atención, precisamente, al sujeto aprendente.
El NME tendrá como características: el abordaje interdisciplinario de los problemas, la actualización permanente de los programas educativos, la incorporación de nuevos métodos que propicien una adecuada relación entre la teoría y sus aplicaciones prácticas, la formación permanente y el aprender a aprender, a emprender y a ser, el fomento de la creatividad y del espíritu de iniciativa, el desarrollo integral de las capacidades cognoscitivas y afectivas, el fomento del espíritu crítico y del sentido de responsabilidad social, la formación del más alto nivel de calidad, tanto en el plano técnico, profesional y científico, como en el plano de la formación de la nueva ciudadanía, y el aprovechamiento pleno de las tecnologías de la información y la comunicación, que hoy impulsan el desarrollo de nuevas experiencias de aprendizaje.
El egresado tendrá una formación integral que le haga posible articular conocimientos y capacidades científicas, técnicas y humanistas para comprender, apreciar y valorar su propio ser, a sus congéneres y a su entorno. Tendrá además, conocimientos de su medio que le den capacidad para transformarlo desde su campo profesional.
La formación desarrollará actitudes y aptitudes para apreciar y valorar el conocimiento, realizar el autoaprendizaje permanente, trabajar en equipo, comunicarse eficientemente, trabajar en ambientes diversos, mediar y resolver conflictos, y liderar colectivos.
La formación en valores debe integrar el desarrollo de actitudes con el objeto de que los universitarios tengan un alto grado de compromiso social, sean tolerantes, solidarios, responsables, democráticos; que tengan disposición para el cambio, que aprecien, valoren y disfruten las diversas expresiones culturales y artísticas de su pueblo y sociedad, que sean respetuosos hacia el otro, que amen el trabajo como un espacio para la realización del ser humano y que sean responsables para el cumplimiento de compromisos personales, familiares y sociales.
El problema es cómo traducir estas declaraciones en expresiones de la práctica docente.
Esta es una propuesta de cómo incorporar el desarrollo de estas características de los alumnos en un curso de laboratorio de Química Orgánica, de la Unidad Académica de Ciencias Químico Biológicas (UACQB) de la UAG.

PROPUESTA
Este curso pretende que el alumno sea capaz de construir conocimientos sobre los principales mecanismos de la reacciones orgánicas, tales como hidrólisis, oxidación, ciclización, deshidratación, y reducción.
Las prácticas tienen como objeto conocer procesos para utilizar desechos industriales, que no pueden ser degradados en la naturaleza, tal como es el nylon 66. Los experimentos inician con la obtención del ácido adípico (ácido hexanodioico) por hidrólisis del polímero. A partir del ácido adípico se obtendrá la ciclopentanona, de la cual se obtendrá por reducción un alcohol, el ciclopentanol. Por otro lado, a partir del ciclohexanol se mostrarán dos rutas para obtener el ácido adípico: una, mediante oxidación directa, y la otra por deshidratación para dar un alqueno, el ciclohexeno, el cual será oxidado para dar el ácido adípico.
Se desarrollarán habilidades en el montaje de equipo, control de reacciones, observaciones de fenómenos químicos, técnicas de separación y de purificación, y medición de propiedades físicas.
Por cuanto al desarrollo de capacidades genéricas (instrumentales, personales y sistémicas), que tienen que ver con habilidades, aptitudes y actitudes, se presentan las aplicaciones siguientes:
A. DESARROLLO DE CAPACIDADES INSTRUMENTALES
1 Capacidad de análisis y síntesis
Se formarán en el seguimiento de instrucciones, en el análisis de cada uno de los pasos de la práctica y en la escritura después de la discusión de resultados, de una conclusión.
2 Capacidad de organización y planificación
En la integración de cada equipo, un estudiante será coordinador, otro se encargará del suministro de materiales y reactivos, uno o dos se encargarán de la reacción, otro más de la separación de los productos, y otro de la purificación y determinación de características del producto principal.
3 Comunicación oral y escrita
Entregará un reporte escrito del resultado de la práctica de laboratorio. Se prepararán carteles sobre los resultados de las prácticas y serán expuestos al público.
4 Conocimiento de una lengua extranjera
En las investigaciones documentales que debe realizar para el reporte, consultará información de páginas web en inglés, cuya referencia debe integrar al reporte. En la práctica 5 y 6 se incluirá en el reporte un resumen en inglés.
5 Conocimientos de informática relativos al ámbito de estudio
El protocolo de la práctica se enviará previamente a los alumnos por correo electrónico y el reporte de laboratorio deberá ser realizado en un procesador de textos y podrá ser entregado en disco o enviado por el equipo al correo electrónico del profesor.
6 Resolución de problemas
Cada protocolo de la práctica contendrá situaciones a resolver, que deberán ser solucionadas y contenidas en el reporte.
7 Toma de decisiones
El coordinador de equipo llevará el control del desarrollo de la práctica y el reporte está bajo su responsabilidad. Cada práctica tendrá un coordinador de equipo, nombrado previamente por los integrantes, de tal manera que al menos una vez a cada uno le tocará ser el coordinador.
B. DESARROLLO DE CAPACIDADES PERSONALES
8 Trabajo en equipo
Se integrarán seis equipos de laboratorio, con seis o siete estudiantes, cada uno con un rol definido de su responsabilidad. Cada integrante reportará lo relevante de su actividad.
9 Habilidades en las relaciones interpersonales
Los equipos se integran por estudiantes de diferentes formaciones en el bachillerato, lo que trae problemas por la falta de habilidades y responsabilidades de algunos, por lo que deben aprender a resolver sus diferencias y salvar al equipo.
10 Reconocimiento a la diversidad y la multiculturalidad
Los equipos se integran por estudiantes de diferentes regiones del estado, de diferente nivel de ingresos, cultura, religión, preferencias sexuales, por lo que deben aprender a ser tolerantes.
11 Razonamiento crítico
En cada experimento, el equipo propondrá las mejoras necesarias para la práctica, así como en la organización del laboratorio.
12 Compromiso ético
En el reporte cada integrante del equipo debe reportar su trabajo realizado, reconociendo sus fallas y aciertos.
C. DESARROLLO DE CAPACIDADES SISTÉMICAS
13 Aprendizaje autónomo
Cada práctica tiene asignados problemas que cada alumno debe investigar y colocar la respuesta colectiva y resumida en el reporte.
14 Adaptación a nuevas situaciones
Esta forma de trabajo y de reporte es inédita en la UACQB, en el área de química. Puede el alumno aplicarla en otras asignaturas.
15 Liderazgo
Cada uno de los integrantes del equipo será nombrado coordinador, de manera rotativa. Su función será controlar el proceso de la reacción y el reporte de la práctica. Debe aprender a organizar y dirigir a sus compañeros de equipo.
16 Motivación por la calidad
El reporte tiene especificaciones que deben ser cumplidas. Los reportes no aprobados se regresarán al equipo para ser corregidos, hasta que se cumplan los requisitos. El producto de las reacciones debe quedar puro y presentado junto con el reporte, como evidencia. El ingreso al laboratorio se rige por un horario y normas de comportamiento. Al finalizar su trabajo de laboratorio, de manera rotativa un equipo se encarga de dejar limpia la sala de experimentos.
17 Sensibilidad hacia temas medioambientales
Previamente, identificará la peligrosidad de las sustancias que usará en el laboratorio y tomará las precauciones debidas para su manipulación, para la protección de su cuerpo y los de los demás, así como de las medidas para el manejo de los desechos.
D. OTRAS CAPACIDADES
18 Capacidad de aplicar los conocimientos teóricos en la práctica
Se realizarán experimentos relacionados con las clases teóricas de mecanismos de reacción.
19 Uso de Internet como medio de comunicación y como fuente de información
Buscarán en Internet información sobre las sustancias a usar y sobre la teoría de los mecanismos de las reacciones. El reporte aprobado de la práctica se entregará por escrito, pero en la entrega por primera vez será enviado al profesor por correo electrónico.
20 Capacidad para comunicarse con personas no expertas en la materia
Los carteles de cada práctica, se presentarán en exposiciones al público escolar y/o en las semanas de ciencia y tecnología que organiza el CONACYT.
21 Capacidad de entender el lenguaje y propuestas de otros especialistas
Las investigaciones temáticas para el reporte los llevan a consultar artículos científicos publicados en revistas internacionales. Se deberá reportar al menos un artículo por práctica.
Este modelo se aplicó en las prácticas de laboratorio, en el semestre febrero – junio de 2010, a los grupos 201, 202 y 203 de la carrera de Químico Biólogo Parasitólogo. Será necesario hacer una evaluación de este trabajo, para detectar los avances y los retos aún por vencer.

* Comisión General de Reforma Universitaria.(2004). “MODELO EDUCATIVO Y ACADÉMICO DE LA UAG”, UAG, Chilpancingo, Guerrero (México).

jueves, 6 de mayo de 2010

Competencias profesionales del químico

En las actuales condiciones económicas y sociales de nuestro país, la formación de profesionales es una alternativa estratégica para el desarrollo, si se quiere avanzar hacia un futuro mejor.

En los programas para el mejoramiento de la calidad y pertinencia de la educación superior en la América Latina, la formación por competencias, es de las principales tendencias en las que se sustentan los proyectos de reforma curricular que emprenden la mayoría de las universidades, para responder a las exigencias que la Sociedad impone a la Universidad de hoy.

Para informarse de los avances sobre la reforma de la educación superior en América Latina, es conveniente revisar el documento: Reflexiones y Perspectivas de la Educación Superior en América Latina. Informe Final – Proyecto Tuning América Latina 2004 – 2007.

Este estudio latinoamericano tuvo como antecedente el Proyecto Tuning, realizado por 175 universidades europeas, como reflexión hacia la creación del Espacio Europeo de Educación Superior.

El proyecto para el estudio fue presentado al programa ALFA de la Comisión Europea por parte de ocho universidades latinoamericanas: Universidad Nacional de la Plata (Argentina), Universidad Estadual de Campinas (Brasil), Universidad de Chile (Chile), Pontificia Universidad Javeriana (Colombia), Universidad de Costa Rica (Costa Rica), Universidad Rafael Landívar (Guatemala), Universidad de Guanajuato (México) y Universidad Católica Andrés Bello (Venezuela); así como por siete universidades europeas: Technische Universitat Braunschweig (Alemania), Universidad de Deusto (España), Universidad Paris IX – Dauphine (Francia), Universidad de Pisa (Italia), Universidad de Groningen (Países Bajos), Universidad de Coimbra (Portugal) y Universidad de Bristol (Reino Unido). Al final, el estudio tuvo una cobertura en 19 países y en 190 universidades comprometidas.

Competencias

En la actualidad, el conocimiento científico disciplinar y sus aplicaciones muestran un dinámico crecimiento exponencial, cada vez más la Universidad se relaciona con el medio social, además hay una creciente demanda por hacer compatibles los programas de formación entre universidades, para favorecer la movilidad y el intercambio de estudiantes y profesores, tanto de licenciatura como de posgrado.

En la Conferencia Mundial sobre la Educación Superior (UNESCO, París, 1998), se propuso como ejes prioritarios para el cambio y el desarrollo de la educación superior: la mejor capacitación del personal, la formación basada en las competencias, la mejora y conservación de la calidad de la enseñanza, la investigación y los servicios; la pertinencia de los planes de estudio, las posibilidades de empleo de los egresados, y el establecimiento de acuerdos de cooperación eficaces.

La Conferencia proclama como misión de la educación superior proporcionar las competencias técnicas adecuadas para contribuir al desarrollo cultural, social y económico de la sociedad.

Para impulsar métodos educativos innovadores, se recomienda propiciar la adquisición de conocimientos prácticos, competencias y aptitudes para la comunicación, el análisis creativo y crítico, la reflexión independiente y el trabajo en equipo en contextos multiculturales.

Competencias

Dentro de las varias definiciones de competencia, puede utilizarse la que indica que son “… complejas capacidades integradas, en diversos grados, que la educación debe formar en los individuos para que puedan desempeñarse como sujetos responsables en diferentes situaciones y contextos de la vida social y personal, sabiendo ver, hacer, actuar y disfrutar convenientemente, evaluando alternativas, eligiendo las estrategias adecuadas y haciéndose cargo de las decisiones tomadas” (Cullen, C.1996. Novedades Educativas 62. Buenos Aires.)

El modelo pedagógico que involucra la formación por competencias plantea la formación integral que abarca conocimientos (capacidad cognoscitiva), habilidades (capacidad sensorio-motriz), destrezas, actitudes y valores. En otras palabras; saber, saber hacer en la vida y para la vida, saber ser, saber emprender, saber vivir en la comunidad y saber trabajar en equipo.

Las competencias pueden ser genéricas (comunes a todos los cursos) o relacionadas con un área de conocimiento.

Competencias genéricas

Las competencias genéricas que las universidades de América Latina, acordaron para su desarrollo en sus programas educativos son:

1. Capacidad de abstracción, análisis y síntesis.

2. Capacidad de aplicar los conocimientos en al práctica.

3. Capacidad de para organizar y planificar el tiempo.

4. Conocimientos sobre el área de estudio y la profesión.

5. Responsabilidad social y compromiso ciudadano.

6. Capacidad de comunicación oral y escrita.

7. Capacidad de comunicación en un segundo idioma.

8. Habilidades en el uso de tecnologías de la información y de la comunicación.

9. Capacidad de investigación.

10. Capacidad de prender y actualizarse permanentemente.

11. Habilidades para buscar, procesar y analizar información procedente de fuentes diversas.

12. Capacidad de crítica y autocrítica.

13. Capacidad de para actuar en nuevas situaciones.

14. Capacidad creativa.

15. Capacidad de para identificar, plantear y resolver problemas.

16. Capacidad de para tomar decisiones.

17. Capacidad de trabajo en equipo.

18. Habilidades interpersonales.

19. Capacidad de motivar y conducir hacia metas comunes.

20. Compromiso con la preservación del medio ambiente.

21. Compromiso con su medio socio-cultural.

22. Valoración y respeto por la diversidad y multiculturalidad.

23. Habilidad para trabajar en contextos internacionales.

24. Habilidad para trabajar en forma autónoma.

25. Capacidad para formular y gestionar proyectos.

26. Compromiso ético

27. Compromiso con la calidad.

Competencias del químico

Se conformaron grupos de estudio para 12 áreas profesionales, para revisar la oferta académica y proponer las competencias específicas de las licenciaturas de Administración de Empresas, Arquitectura, Derecho, Educación, Enfermería, Física, Geología, Historia, Ingeniería Civil, Matemáticas, Medicina y Química.

Por ser de interés particular, como ejemplo de las competencias específicas se analizará el caso del químico.

El grupo de análisis del área de Química estuvo conformado por los representantes de Argentina, Brasil, Colombia, Chile, Costa Rica, Ecuador, México, Perú, Uruguay y Venezuela. Partieron de la consideración de que era necesario realizar cambios que permitan la integración de un curriculum mínimo necesario para lograr las competencias comunes a la formación de profesionales en el campo de la Química.

Las competencias, en el área de la Química, están fuertemente fundamentadas en las habilidades y destrezas teóricas y experimentales, así como en la investigación científica

También, el profesional químico debe ser formado con valores éticos y conciencia social en términos del bienestar de la sociedad, ya que la Química está involucrada en las áreas de salud, el medio ambiente, los alimentos, la industria. En otras palabras, desempeña un rol relevante para alcanzar el desarrollo sostenible.

Existe en la región una gran diferencia de carreras y diversidad de títulos, entre ellas, las de Químico, Químico Industrial, Ingeniero Químico, Ingeniero Químico de Alimentos, Ingeniero Químico Metalúrgico, Ingeniero Químico Ambiental, Ingeniero de Alimentos, Químico Agrícola, Químico Fármaco Biólogo, Químico Bacteriólogo y Parasitólogo, Químico Biólogo Parasitólogo, Químico Farmacéutico Industrial, Bioquímico Clínica, Bioanalisista, Analista Químico. Químico Ambiental, Químico en Alimentos, Químico Biotecnólogo, Bioquímico, y Geoquímico,

Las competencias específicas acordadas por las universidades, para su desarrollo en las licenciaturas de Química son:

1. Capacidad para comprender y aplicar el conocimiento de la Química en la solución de problemas cualitativos y cuantitativos.

2. Comprender los conceptos, principios y teorías fundamentales de la Química.

3. Capacidad para interpretar y evaluar datos derivados de observaciones y mediciones, relacionados con la teoría.

4. Capacidad para reconocer y analizar problemas y planificar estrategias para su solución.

5. Habilidad para utilizar, aplicar y desarrollar técnicas analíticas.

6. Conocimiento y comprensión en profundidad de un área específica de la Química.

7. Conocimiento de las fronteras de la investigación y desarrollo de la Química.

8. Conocimiento del idioma inglés para leer, escribir y exponer documentos, así como para comunicarse con otros especialistas.

9. Capacidad para la planificación, el diseño y la ejecución de proyectos de investigación.

10. Habilidad en el uso de las técnicas modernas de informática y comunicación aplicadas a la Química.

11. Habilidad para participar en equipos de trabajo inter y transdisciplinares relacionados con la Química.

12. Dominio de la terminología química, nomenclatura, convenciones y unidades.

13. Conocimiento de las principales rutas sintéticas en Química.

14. Conocimiento de otras disciplinas científicas necesarias para la comprensión de la Química.

15. Habilidad para la presentación de información científica ante diferentes audiencias tanto en forma oral como escrita.

16. Habilidades en el seguimiento a través de la medida y observación de propiedades químicas, eventos o cambios y su recopilación y documentación de forma sistemática y fiable.

17. Conocimiento y aplicación de buenas prácticas de laboratorio y del aseguramiento de la calidad.

18. Capacidad para actuar con curiosidad, iniciativa y emprendimiento.

19. Conocimiento, aplicación y asesoramiento sobre el marco legal en el ámbito de la Química.

20. Habilidad para aplicar los conocimientos de la Química en el desarrollo sostenible.

21. Comprensión de la epistemología de la Ciencia.

El grupo del área de Química ha reflexionado sobre el desarrollo de competencias de la carrera y destaca que se debe transformar el sistema de enseñanza/aprendizaje para asegurar su logro. Un nuevo enfoque que incluya las experiencias actuales como las clases magistrales, exposiciones, prácticas de laboratorio, seminarios, etc., así como el aprendizaje por problemas, aprendizaje por proyectos, diseño de situaciones didácticas, simulación con modelos, plataformas de aprendizaje, entre otros.

Lo anterior, será posible si hay un cambio de actitud de los docentes, para lo cual se requiere capacitación disciplinaria y pedagógica, pues cambia su papel en el proceso. La participación del docente en este nuevo enfoque, será de diferente manera de cómo fue formado en su licenciatura.

Las tareas pendientes para cada institución serán la definición de competencias específicas para cada programa educativo y unidad de aprendizaje o asignatura, y los diseños de una metodología de enseñanza centrada en el estudiante, de un sistema de evaluación e indicadores y del sistema de medición de la carga horaria del estudiante. Además, se requerirán de programas de capacitación y actualización en cada área disciplinar, así como en planificación y evaluación docente.

Adicionalmente, deberá construirse y desarrollarse una red de escuelas de Química, que permitan convenios de intercambio estudiantil y de docentes, así como de colaboración en la investigación científica y pedagógica.

En fin, todavía un largo camino por recorrer para las universidades de América Latina.