El equilibrio químico.

Los libros de texto de bachillerato contienen serios errores en la explicación del cálculo cinético del equilibrio químico. Por este motivo, se demuestra aquí la deducción de la constante del equilibrio químico por vía cinética, para que los profesores hagan las correspondientes explicaciones en sus clases.

Una propuesta curricular para el equilibrio químico fundamentada en el estudio del principio de Le Chatelier.

Estudiar las dificultades y errores conceptuales relacionados con la aplicación del principio químico de Le Chatelier. Fundamentar una alternativa conceptual asociada a un tratamiento metodológico y actitudinal que permita superar dichos errores. 1. Estudio de la evolución histórica del principio de Le Chatelier. 2. Análisis termodinámico de dicho principio. 3. Estudio inicial: Se analiza la formulación que del principio de Le Chatelier se realiza en los libros de texto de Química General de COU y primer curso de Universidad y cómo éstos lo utilizan para realizar predicciones cualitativas acerca de la evolución de un sistema en equilibrio que ha sido perturbado; se establecen relaciones entre estos planteamientos didácticos y la forma en que el profesorado utiliza el principio en el aula para resolver problemas; se estudian las estrategias que emplea el alumnado en la resolución de problemas, centrándose en los errores que pueden surgir de la incomprensión del citado principio. Estudio final: Se determina si la persistencia de errores detectados en el estudio inicial se debe a la metodología empleada. Se elabora una alternativa que supere errores conceptuales y dificultades y propicie un verdadero aprendizaje significativo. 4. Reflexión en torno a una mejor adecuación curricular de los aspectos estudiados. Porcentajes. La metodología didáctica empleada en relación con el principio de Le Chatelier conduce a un tratamiento superficial de los problemas y a un operativismo mecánico, propiciando el uso de reglas memorísticas y el empleo de algoritmos carentes de significado para el alumnado. Existe una relación entre los errores conceptuales detectados en el alumnado, que se muestran persistentes, y las estrategias didácticas empleadas en el proceso de enseñanza-aprendizaje, tanto por los libros de texto como por el profesorado. El principio de Le Chatelier se convierte en un obstáculo epistemológico en el aprendizaje del equilibrio químico. Un tratamiento didáctico alternativo al empleo de este principio como regla cualitativa, basado en la utilización de la constante de equilibrio y con ayuda de herramientas informáticas, evitaría los errores detectados. Se proponen nuevas líneas de investigación que integren un planteamiento constructivista del proceso de enseñanza-aprendizaje y una revisión curricular desde los niveles básicos hasta los más avanzados.

Preparación de una multimedia para la enseñanza a distancia de la Química-Física : el potencial químico.

Elaboración y preparación de una multimedia para la enseñanza a distancia de la Química-Física sobre el potencial químico, dirigido al tercer curso de Químicas en la asignatura de Termodinámica. Consiste en el análisis de técnicas audiovisuales que sirvan de instrumentos para la educación, con fines preferentemente didácticos y en consecuencia, elaborar una multimedia que cumpla con dichos fines. Primera fase: después de analizar diferentes técnicas audiovisuales se ha optado por la técnica denominada multimedia, que tiende a conservar la configuración de las unidades didácticas que se imparten en cada disciplina por la Universidad a Distancia. Segunda fase: elaboración de la multimedia. Esta consta de: texto de información para el conocimiento de cada tema (material escrito e impreso); serie de ejercicios de autocomprobación (material escrito); audiovisual constituido por un diaporama de 120 diapositivas más la parte sonora, liberado de aporte teórico (grabado de vidocasete) e inclusión de una simulación (ejercicios numéricos o experimento de laboratorio) haciendo uso de las técnicas de enseñanza por ordenador. Análisis comparativo de las diferentes técnicas audiovisuales y la evaluación de sus resultados en la enseñanza a distancia durante los años que se llevan utilizando. Conocidas las dificultades con que tropieza la Universidad a Distancia en las disciplinas científicas con trabajos experimentales (prácticas), el desarrollo de la multimedia aporta las siguientes soluciones: el estudiante a distancia tiene la posibilidad de autoevaluar su nivel de aprendizaje; puede prepararse para las evaluaciones que tiene que rendir en la universidad, le aporta información que le motiva para el estudio del tema. La simulación aporta una gran versatilidad en los cálculos y experimentos y el alumno desarrolla un diálogo con el procesador que le permite saber a cada paso del proceso de simulación su evaluación de cómo realiza el ejercicio. De alguna manera suple la falta de una enseñanza directa. El experimento realizado es concluyente en cuanto a las posibilidades de preparar material didáctico en la Universidad a Distancia para muchas disciplinas. Este material puede incluso ser asequible a los estudiantes sin un costo excesivo en su adquisición. De otra parte, habría que lograr una red de microprocesadores que sirvieran de aparatos de reproducción y de utilización del material de paso.

Estudio experimental en temas de Física y Química : equilibrio químico, vibraciones y ondas.

A/ Introducir novedades sustanciales en el enfoque y presentación de determinados temas de Física y Química, buscando una forma de enseñanza más activa y cercana a los alumnos. B/ Contribuir a que el aprendizaje de estas disciplinas en los niveles de BUP y COU, se haga a traves del método experimental. C/ Poner en manos del profesorado un material elaborado que le permita realizar su labor docente con mayor exito. D/ Aportar trabajos originales que contribuyan a la innovación de la enseñanza de los temas vibraciones y ondas y equilibrio químico. A/ Tema 'equilibrio químico' del nivel iniciación: 68 alumnos de segundo de BUP del IB Ciudad de los poetas. B/ Tema 'vibraciones y ondas' del nivel iniciación: 100 alumnos de segundo de BUP del IB Emilia Pardo Bazán. C/ Tema 'vibraciones y ondas' del nivel ampliación: 39 alumnos de tercero de BUP del IB Conde de Orgaz. El proyecto consiste en el diseño de unos módulos de experiencias de Física y Química donde se trata de realizar la aplicación de diversos aspectos de los programas actuales por medio de trabajos experimentales. En las actividades que se proponen se diseñan y construyen, las experiencias correspondientes a los temas de Física, vibraciones y ondas; y de Química, equilibrio químico. Cada tema se compone de un esquema que incluye a su vez objetivos específicos, contenidos y actividades, un desarrollo y unas aplicaciones. Estos se desarrollan desde la perspectiva de un nivel medio, es decir, dirigido a alumnos cuyas edades oscilan entre los 14 y los 18 años. Las actividades específicas se gradúan para dos niveles; A/ Iniciación. B/ Ampliación. Al final se evalúan y exponen los resultados. Diagrama conceptual, esquemas, prueba escrita, test de evaluación del aprendizaje, test de evaluación del proyecto. Notas, porcentajes. Los resultados obtenidos en la experiementación del proyecto son los siguientes: -en general se observa que las calificaciones han sido más elevadas que las conseguidas por estos mismos alumnos en otras pruebas de temas que se expusieron en forma más tradicional. -Se aprecia un corrimiento hacia arriba propiciado con toda seguridad porque el alumnado fija y comprende mejor los conceptos. -Se obtiene una formación menos unidireccional. -Mejora la capacidad de los alumnos para solucionar problemas mediante métodos gráficos. -Finalmente, los estudiantes aceptan la metodología empleada aunque siguen prefiriendo la toma de apuntes tradicional.

Diseño de una metodología integrada de enseñanza-aprendizaje dentro del nuevo marco universitario europeo : implementación en el título de Ingeniero Químico.

Resumen tomado de la publicación

Estudio del equilibrio químico homogéneo para un curriculum de química : un problema didáctico.

Se pretende hacer un estudio sistemático y progresivo sobre el aprendizaje y enseñanza del equilibrio químico en sistemas homogéneos y no-iónicos, a nivel de los cursos preuniversitarios o-y cursos introductorios del tercer nivel educativo (universitarios, politécnicos, etc.) a modo de ejemplo de un planteamiento didáctico adecuado para estos cursos.. La atención se enfocó unicamente en cómo era aprendido el tema por el alumno. A través del análisis cuidadoso de diferentes exámenes escritos de grupos de alumnos se extraerían conclusiones respecto a los errores de mayor importancia y a los errores que se repetían con mayor frecuencia. Se manejaron únicamente datos recogidos en el primer curso de Ciencias Químicas.. Para realizar esta investigación didáctica, se ha seguido el método del modelo cíclico del desarrollo del curriculum publicado en el 'Schools Council Working Papel n:10'. Se ha elegido entre sus alternativas posibles la de iniciar el ciclo por la etapa de la evaluación. De esta forma, se ha trabajado con diversas muestras de alumnos lográndose resultados consistentes que legitiman la metodología empleada. Se preparó un texto-cuadernillo de acuerdo con un programa inicial de contenidos que se distribuyó entre los alumnos. De esta forma, se dispuso de una base objetiva para hacer un estudio del aprendizaje del tema.. Con los resultados obtenidos tras la evaluación de diferentes grupos de alumnos, que utilizaron en el Estudio Principal diferentes estrategias de enseñanza-aprendizaje, se puede afirmar que existen claras posibilidades de mejorar notable y significativamente el aprendizaje del tema y se confirma lo que viene manteniéndose por diversos autores: el estudio y aprendizaje del tema del Equilibrio Químico homogéneo resulta ser un punto inicial cuando se programa el currículum de Química General. Queda demostrado que se debe incluir el estudio del tema considerando 'El equilibrio químico homogéneo' entre los propios del currículum de Química General por su gran valor interdisciplinar, ya que permite relacionar campos de estudio como: reacciones químicas, energética y cinética, estegniometría, lenguaje y terminología química, cálculos matemáticos y álgebras estratégicas y habilidades para resolver problemas..

Estudio físico-químico comparativo de una atmósfera próxima a una zona industrial y otra rural y su implicación en el currículo de secundaria

Resumen tomado de la publicación.

Simulação numérica de escoamentos hipersônicos em não-equilíbrio termo-químico através do método dos elementos finitos

o presente trabalho tem por objetivo desenvolver um código computacional destinado à simulaçáo numérica tridimensional e de escoamentos compressíveis hipersônicos em especial para analisar o processo de reentrada de veículos espaciais na atmosfera terrestre. Devido ás temperaturas elevadas encontradas neste tipo de escoamento, efeitos de altas temperaturas sáo incluídos, como excitação vibracional das moléculas e reações químícas. Utiliza-se o modelo de 2 temperaturas (translacional e vibracional);5 espécíes (N2, O2, NO, N, O) e 17 reações químicas de Park [1986 para o modelamento do fenômeno termo-químico. Introduz-se uma formulação baseada no método dos elementos finitos, através do esquema de Taylor-Calerkin, para a discretização do tempo e do espaço e para a solução do sistema de equações. Alguns exemplos e aplicações de problemas hipersônicos bi e tridimensionais, difusivos e não difusivos, são apresentados, incluindo comparações entre os resultados obtidos no presente trabalho e na literatura.

Reestruturação produtiva e empregabilidade : dois estudos de casos com gerências intermediárias no setor químico

O presente trabalho objetiva avaliar as condições de empregabilidade decorrentes da reestruturação produtiva e das novas formas de organização do trabalho, visando identificar formas de desenvolvimento dos profissionais de gerência intermediária de duas empresas de grande porte do setor químico, bem como as políticas de recursos humanos adotadas por essas empresas. Para isto, foi realizada uma revisão da literatura, enfocando as questões da reestruturação produtiva, qualificação, empregabilidade e políticas de recursos humanos. A literatura sobre empregabilidade ainda é escassa, o que faz com que alguns pontos sobre o tema ainda não estejam suficientemente claros. O estudo foi realizado em duas grandes empresas do setor químico, Rhodia e Oxiteno, localizadas na região da Grande São Paulo. A primeira foi escolhida em função da existência de um programa formalizado para o desenvolvimento da empregabilidade e, a segunda, teve como critério de seleção o setor químico onde atua, o porte e a existência de uma política estruturada de recursos humanos. Foram realizadas dezesseis entrevistas semi-estruturadas, com gerências intermediárias, e o método de análise foi qualitativo. Ao cruzarem-se as respostas dos entrevistados com as informações da literatura consultada, identificaram-se as qualificações que estão sendo exigidas das gerências intermediárias (refletindo-se na empregabilidade destas), bem como, que iniciativas estão sendo tomadas pelas empresas no sentido de adequarem-se às novas exigências do mercado e as políticas e modelos de recursos humanos implementadas por elas.

Sobrevivência de microorganismos mesófilos e perfil físico-químico em estação de tratamento de dejetos suínos.

As variáveis físicas, químicas e microbiológicas de um sistema de lagoas interligadas para o tratamento de dejetos suínos foram avaliadas. O sistema, composto por sete lagoas em séries (duas anaeróbias, uma facultativa, uma com aeração mecânica e três aeróbias), está localizado no sul do Brasil e recebe dejetos de cerca de 4.000 matrizes e 30.000 suínos em crescimento e terminação. Foram realizadas 20 coletas quinzenais, em sete pontos ao longo do sistema de tratamento. Verificou-se a existência de diferença significativa (p<0,05) na quantidade de fosfato (PO4), nitrato (NO3), fósforo total (PT), sólidos totais (ST) e sólidos voláteis (SV) entre os pontos iniciais do sistema, os quais são anteriores ao tratamento propriamente dito, e as demais fases do processo. A maior redução dos parâmetros analisados ocorreu após as lagoas anaeróbias, havendo uma contínua diminuição dos mesmos no decorrer do processo (p<0,05). As reduções observadas foram de 97,5% para Demanda Bioquímica de Oxigênio (DBO), 97,2% para Demanda Bioquímica de Oxigênio (DQO), 74,8% PO4, 91,2% NO3, 70% PT, 77,4% ST, 86,7% SV, 99% de Coliformes Totais (CT) e 99% de Coliformes Fecais (CF) comparando-se os valores médios no início e no final do sistema. O sistema demostrou, ainda, ser eficaz no controle de Salmonella sp. Das 20 coletas realizadas, foi possível isolar Salmonella sp. em 13 coletas no ponto correspondente ao início do sistema de tratamento e em apenas uma no ponto final do mesmo. Ao lado disto, verificou-se modificação da microbiota mesófila aeróbia ao longo do sistema onde, no afluente predominaram microorganismos Gram negativos com características de enterobactérias e no efluente, cocos Gram positivos catalase negativos. Entretanto, não houve redução significativa no número de unidades formadoras de colônias de mesófilos aeróbios ao longo do sistema. Das 161 amostras de Salmonella Typhimurium e 186 amostras de Escherichia coli isoladas, determinou-se o perfil de resistência pelo método de difusão em ágar, usando 14 antimicrobianos. Observou-se resistência contra sulfonamida (99,5% e 100%), tetraciclina (97,3% e 99,4%), ampicilina (96,8% e 76,4%), estreptomicina (96,2% e 90,1%), sulfa/trimetoprima (95,2% e 84,5%), ácido nalidíxico (82,8% e 77,6%), cloranfenicol (70,4% e 29,2%), cefaclor (71,5% e 25,5%), neomicina (38,2% e 5%), gentamicina (37,1% e 6,2%), tobramicina (35,5% e 13,7%), ciprofloxacina (30,1% e 0%), amoxacilina/ácido clavulânico (11,8% e 5%) e amicacina (9,1% e 3,7%) para E. coli e Salmonella respectivamente, sendo que todas as amostras de Salmonella foram sensíveis à ciprofloxacina. A resistência a quatro ou mais antimicrobianos foi observada em 99,5% das amostras de E. coli e 94,5% das amostras de Salmonella. O padrão de multiresistência foi mantido ao longo do sistema, apesar de verificar-se uma tendência à menor resistência nas amostras de E. coli isoladas após a passagem pelas lagoas aeróbias. As amostras, tanto da afluente como do efluente do sistema, apresentaram grande variabilidade nos perfis de resistência.

Alterações bioquímicas e comportamentais em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia

A homocistinúria é uma doença metabólica hereditária causada pela deficiência severa na atividade da enzima cistationina β-sintase e é bioquimicamente caracterizada pelo acúmulo tecidual de homocisteína e metionina. Retardo mental, deficiência cognitiva, isquemia, convulsões e aterosclerose são achados clínicos comuns em pacientes homocistinúricos. No entanto, os mecanismos fisiopatológicos da doença são pouco conhecidos. Modelos animais experimentais de erros inatos do metabolismo são úteis para compreender a fisiopatologia dessas doenças em humanos. No nosso laboratório, já foram criados alguns modelos animais de algumas doenças metabólicas hereditárias, como, por exemplo, fenilcetonúria e hiperprolinemia tipo II. A Na+,K+-ATPase é uma enzima fundamental responsável pela manutenção do gradiente iônico necessário para a excitabilidade neuronal e consome de 40 a 60% do ATP formado no cérebro. Essa enzima é inibida por radicais livres e sua atividade está diminuída na isquemia cerebral, epilepsia e em doenças neurodegenerativas como a doença de Alzheimer. A diminuição de energia cerebral e o estresse oxidativo têm sido associados com algumas doenças que afetam o sistema nervoso central, como as doenças de Alzheimer, Parkinson e Huntington e isquemia cerebral. Por outro lado, a homocisteína tem sido considerada um fator de risco para o aparecimento dessas doenças. No sentido de ampliar o conhecimento das alterações bioquímicas envolvidas na gênese da disfunção neurológica característica da homocistinúria, esse trabalho teve como principal objetivo desenvolver um modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia em ratos. Utilizando esse modelo, verificamos a atividade da Na+,K+-ATPase e alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) em hipocampo de ratos. A aprendizagem e a memória na tarefa do labirinto aquático de Morris foram avaliadas em ratos submetidos ao modelo químico experimental de hiperhomocisteinemia. Nesse trabalho, também estudamos o efeito in vitro dos metabólitos acumulados na homocistinúria, homocisteína e metionina, sobre a atividade da Na+,K+-ATPase e sobre alguns parâmetros de metabolismo energético (produção de CO2, captação de glicose, produção de lactato e atividade da enzima citocromo c oxidase). Além disso, o efeito in vitro da homocisteína sobre alguns parâmetros de estresse oxidativo (potencial antioxidante total (TRAP), substâncias reativas ao ácido tiobarbitúrico (TBARS) e atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase) em hipocampo de ratos foi investigado. O tratamento crônico foi realizado do 6o ao 28o dia de vida, através de administrações subcutâneas de homocisteína, duas vezes ao dia, com intervalos de 8 horas. As doses de homocisteína administradas foram escolhidas com o objetivo de induzir concentrações plasmáticas de 0,4 a 0,5 mM, semelhantes àquelas encontradas em pacientes homocistinúricos. Através desse tratamento, também foram induzidas concentrações elevadas de homocisteína no cérebro de ratos. Os controles receberam solução salina em volumes semelhantes. Os resultados mostram que a administração crônica de homocisteína inibiu a atividade da Na+,K+-ATPase de membrana plasmática sináptica, a produção de CO2 e a captação de glicose, assim como as atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase em hipocampo de ratos. Os animas tratados com homocisteína também apresentaram diminuição de memória na tarefa do labirinto aquático de Morris. Além disso, a homocisteína e a metionina inibiram a atividade da Na+,K+-ATPase de hipocampo de ratos in vitro. Estudos cinéticos sobre a inibição da Na+,K+-ATPase, causada pela homocisteína, também foram realizados. Os resultados mostraram que a homocisteína inibe a enzima de forma não-competitiva com o ATP como substrato. Também foi verificado que a incubação de homogeneizados de hipocampo com homocisteína diminuiu a atividade da Na+,K+-ATPase e que a incubação simultânea com alguns antioxidantes, tais como glutationa, ditiotreitol, cisteína e a enzima antioxidante superóxido dismutase preveniram esse efeito. Os metabólitos acumulados na homocistinúria também alteraram alguns parâmetros de metabolismo energético cerebral (produção de CO2 e lactato, captação de glicose e atividades das enzimas succinato desidrogenase e citocromo c oxidase) in vitro. Além disso, verificou-se que a homocisteína in vitro diminuiu o TRAP e aumentou a quantidade de TBARS, um marcador de lipoperoxidação, mas não alterou as atividades das enzimas antioxidantes catalase, superóxido dismutase e glutationa peroxidase. Os achados sugerem que a inibição da atividade da Na+,K+-ATPase, a diminuição do metabolismo energético e o aumento do estresse oxidativo podem estar relacionados com as disfunções neurológicas características dos pacientes homocistinúricos.

Estudo químico e biológico em lupinus lanatus bentham (leguminosae-faboideae)

Flavonóides são compostos fenólicos de ampla ocorrência na natureza exercendo diversas funções fisiológicas nos vegetais. Na família Leguminosae estes metabólitos secundários exercem o papel de antimicrobianos (fitoalexina e/ou fitoanticipinas) e como moléculas sinalizadoras, na simbiose com bactérias do solo no processo de fixação biológica do Nitrogênio. O gênero Lupinus, pertencente a esta família, é encontrado em todas as regiões fisiográficas do estado do Rio Grande do Sul. Entretanto, não existem relatos de estudos químicos ou microbiológicos. Neste trabalho, foi analisado o perfil químico de folhas, flores, raízes, nódulos e legumes da espécie Lupinus lanatus. Foram isolados oito compostos fenólicos, dois deles não foram identificados devido ao baixo rendimento, um derivado do ácido cafeico isolado a partir das raízes teve sua estrutura parcialmente identificada. Quatro flavonóides tiveram suas estruturas elucidadas por métodos espectroscópicos e espectrométricos; três flavonas-C-glicosiladas: citisosídeo a partir das flores e folhas, ramnosil-O-vitexina e ramnosil-O-citisosídeo, a partir das folhas; e a isoflavona angustona A, a partir dos nódulos. Foi analisada a atividade antimicrobiana das flavonas pelo método da bioautografia frente a Bradyrhizobium sp. e Agrobacterium sp., microrganismos simbionte e patógeno, respectivamente, sendo que nenhum metabólito obteve resultado positivo, entretanto quando analisados pelo mesmo método frente a Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae e Escherichia coli o resultado foi positivo para ramnosil-O-vitexina. Foi avaliada a atividade antioxidante pelo método da DPPH para as flavonas, onde citisosídeo obteve resultado positivo.