Gran temática Planeta : Física y Química.

Para ver el contenido de los CD es necesario ejecutar el instalador (volumen 20)

Las plantas, ¿fabrican sus propios alimentos? : hacia un modelo escolar alternativo sobre la nutrición de las plantas.

resumen ampliado del ofrecido por la publicación

La nomenclatura de las sustancias inorgánicas.

Resumen tomado de la publicación

Diseño y elaboración de un programa tutorial para el desarrollo de créditos prácticos de Química y Química de Materiales.

Realizado en la Escuela de Ingeniería Industrial de Béjar, en Salamanca, por 5 profesores del centro, para las asignaturas de Fundamentos Químicos de la Ingeniería, Fenómenos de Corrosión en Materiales y Ciencia de Materiales. Sus objetivos eran: disponer de herramientas docentes útiles para el desarrollo de la docencia práctica, fundamentalmente con la elaboración de material tutorial informático para el desarrollo de las sesiones problemas y de prácticas; flexibilizar los horarios de docencia presencial; fomentar el autoaprendizaje y la autocrítica en el desarrollo de la docencia; e implicar al profesorado en el desarrollo de sesiones de tutoría o de enseñanza tutelada como una actividad inherente a su labor docente. La implementación del programa tutorial para la impartición de asignaturas de docencia práctica, supone una optimización de tiempo y recursos, lo que permite flexibilizar el período de prácticas, lo cual es de gran utilidad.

Experimentación virtual y métodos de simulación en la enseñanza de la Espectroscopia.

Realizado en la Facultad de Ciencias de Valladolid, por 4 profesores del centro, para las asignaturas de Espectroscopia Molecular, Simetría y Estructura y Laboratorio de Técnicas Instrumentales y Láser, de la Licenciatura en Química. Se desarrolla un nuevo enfoque docente de la Espectroscopia basado en medios audiovisuales y programas de simulación. Los contenidos están relacionados con las principales técnicas espectroscópicas y la simetría molecular, incluyendo: espectros de rotación, espectros de vibración, espectros Raman y espectros electrónicos. Se ha generado material audiovisual incorporándolo a la docencia en el aula y se ha trasladado esa información para los alumnos en las páginas Web de las asignaturas y en el material en CD. Se ha implantado durante el curso 2004-05 y se tiene previsto realizar una encuesta al alumnado para conocer su respuesta al uso de nuevos medios docentes al final del curso.

Aplicación de la nueva tecnología del diseño asistido por ordenador a la enseñanza de la química.

El proyecto se ha realizado en la Facultad de Ciencias de la Universidad de Burgos, por 16 profesores de las Areas de Concimiento de Química Orgánica, Química Inorgánica y Química Física, y tiene por objetivo aplicar la nueva tecnología del diseño asistido por ordenador a la enseñanza de la Química. Se han recopilado en un ordenador portátil una serie de materiales consistentes en: un programa de diseño y cálculo molecular, una base de datos cristalografíca, un simulador de resonancia magnética nuclear y diversos programas de visualización molecular y manipulación de estructuras. Con ellos y un sistema de proyección se han introducido en el aula a cada nivel herramientas de manejo y cálculo molecular que facilitan el aprendizaje de los alumnos en cuanto a conceptos fundamentales de als asignaturas de Química de segunda ciclo.

Introducción a la química de materiales.

Este proyecto es el resultado de una colaboración entre los Departamentos de Química Inorgánica y Física de la Materia Condesada de la Universidade de Valladolid. En él han intervenido un profesor de cada departamento, además ha colaborado un profesor de la Universidad de Windsor (Cánada). El objetivo del proyecto ha sido elaborar un libro de texto titulado 'Introducción a la Química de materiales', que será utilizado como libro de texto y consulta en la asignatura Química III de segundo curso de Ingeniería Industrial. El interés de redactar este libro reside en el hecho de que no hay libros en castellano que se adecuen a los contenidos de la mencionada asignatura. Por tanto, disponer de este nuevo libro favorecerá el aprendizaje de los alumnos y ayudará a disminuir el fracaso escolar. El manuscrito redactado consta de 240 páginas y profusión de figuras.

Indagación sobre esquemas de razonamientos lógicos en alumnos que acceden a la facultad de ciencias agropecuarias.

Esta investigación educativa trata de analizar las causas del fracaso de los estudiantes que cursan la materia Química General e Inorgánica en dos aspectos importantes: el bajo rendimiento académico manifestado por los alumnos, medido en términos de falta de estudio, dificultad para aprender los conceptos más abstractos y un alto porcentaje de alumnos que no aprueban evaluaciones con aplicaciones de conceptos; la baja retención, por parte de los alumnos, de conceptos desarrollados y evaluados durante el curso. La mayor parte de los alumnos cursa la materia con el único incentivo de aprobarla con un mínimo esfuerzo, es decir estudiando Química fuera del aula y sólo ante una evaluación. Los docentes son conscientes de que a un número importante de alumnos les resulta difícil el aprendizaje de los contenidos de la materia e incomprensibles. Es cierto afirmar que tanto los contenidos como los tratamientos de estas asignaturas como los tratamientos que el docente realiza sobre ellos, requieren del alumno un alto grado de abstracción. Parece ser que la estructura conceptual de la Química no brinda al estudiante un marco adecuado para la adquisición y apropiación de los conceptos químico, al ser una asignatura que presenta un campo de conocimiento complejo.

Estado actual de la Física y Química desde el punto de vista científico.

Se realiza un estudio sobre el panorama de la Física desde el punto de vista de los campos convencionales de la misma: Mecánica, Termodinámica, Óptica y Electricidad. Los temas que se tratan son: el láser, la física nuclear y partículas fundamentales, los quarks, la física del estado sólido, las fuentes de energía del futuro, física y química del plasma, química inorgánica moderna, métodos instrumentales de análisis, y la química orgánica. Por último, se hace referencia al futuro del cosmos.

Un nuevo método de enseñanza personalizada y su adaptación en la programación de unidades didácticas de física y química de bachillerato.

Se ofrece una muestra de cómo llevar a cabo la programación de una unidad didáctica en términos de los componentes del modelo clásico del currículum, es decir: objetivos, contenidos, actividades de aprendizaje y evaluación. Se incorpora también un método activo de enseñanza adaptado a las propias necesidades. Este método ha sido desarrollado por un equipo de profesores de la Universidad de Poitiers, pensado para la enseñanza de la química inorgánica del primer ciclo de enseñanza universitaria, aunque se puede aplicar en el Bachillerato con algunas modificaciones.

Estructuras de aprendizaje y guías de enseñanza individualizada : aplicación a la formulación y nomenclatura química (II).

Se describe una propuesta metodológica para facilitar la formulación de la Química Inorgánica por medio de esquemas. Para cada tipo de compuesto se debe indagar acerca de su referencia química, considerar la fórmula general representativa del grupo y asimilar las normas concretas de nomenclatura. En cada esquema se pretende establecer relaciones cualitativas entre los diferentes tipos de compuestos que pueden originarse a partir de las combinaciones químicamente posibles entre los distintos elementos, el oxígeno y el hidrógeno.

El microordenador como ayuda en los procesos de recuperación.

Estudiar como el ordenador puede contribuir de una manera eficaz y positiva al progreso educacional atendiendo a varias formas: atendiendo al aprendizaje, en función de su variedad, factor fatiga, relación aprendizaje-proceso mental, enseñanza personalizada, independencia, abstracción. Alumnos de octavo de EGB de los Colegios Santa Ana, compromiso de Caspe y Río Beltrán. Se leen las bases de los proyectos del BOE de 16 de junio. Los temas didácticos a tratar en este proyecto se realizarán atendiendo a criterios pedagógicos de programación en los respectivos centros, así como de confección y ultimación de programas: 1: Reglas de acentuación ortográfica, 2: Formulación Química Inorgánica, 3: Matemáticas de grado inicial. Los grupos serán de una o dos aulas, dependiendo del número de ordenadores. Se pasará un test inicial de selección que se pasará a todos los alumnos de octavo de EGB. Cada programa consta de varias pruebas para poder pasar a la siguiente. Para ello debe adquirir una puntuación de un 90, es decir solo se le permite un fallo de las 10 preguntas que se hacen. Los resultados didácticos se pueden considerar como muy positivos, pues todos los alumnos han mejorado muy sustancialmente en las puntuaciones del segundo test de acentuación. Los resultados motivadores han sido excelentes, no se han podido detectar si esa motivación ha influido en otras asignaturas. Se ha creado un aula de Informática en cada uno de los centros con ánimo de seguir trabajando en este campo. El microordenador hace que el aprendizaje deje de ser pasivo, para convertirse en activo. Se ha llegado a la conclusión que cualquier tipo de aprendizaje es más positivo cuando el propio alumno puede ir aplicando todo lo que va aprendiendo y pueda ir viendo los resultados de su propio trabajo. El alumno se siente importante por el hecho de dejar una impresión suya. Existe una emoción contagiosa al resto de los compañeros en el suceso de ir aprendiendo activamente. El uso de ordenador, debe llevar consigo un cambio de mentalidad en la manera de llevar la clase el profesor, que dejará de ser el centro de atención.

Aprofitament de residus vegetals per a la concentració i separació d'ions metàl·lics de solucions aquoses

La adsorció sobre carbó actiu és un tractament habitual para a l'eliminació de metalls contaminants d'afluents aquosos. Amb la finalitat de reduir el cost dels tractament actuals s'està estudiant la utilització d'adsorbents de baix cost com a substituts dels sorbents convencionals que s'utilitzen usualment en els tractaments d'aigües. En aquesta tesi s'ha avaluat la possibilitat d'aprofitar diversos residus vegetals procedents de processos agrícoles o residus industrials, com a sorbents per a l'eliminació de metalls de solucions aquoses. En concret, el treball s'ha centrat en assolir dos grans objectius, primer de tot, conèixer la possibilitat d'utilitzar el pinyol d'oliva com a adsorbent de metalls divalents de solucions aquoses, com són el Cd(II), Cu(II), Ni(II) i Pb(II), i en segon lloc, avaluar la utilització de quatre residus vegetals (escorça de yohimbe, rapa de raïm, suro i pinyol d'oliva) per a l'extracció de Cr(VI) de solucions aquoses i utilitzar el residu vegetal més apropiat com a base per tal d'obtenir un nou sorbent, amb més bona morfologia per ser utilitzat en sistemes d'eliminació de Cr(VI) en continu. Les dades cinètiques d'adsorció es van tractar amb el model cinètic de pseudo-segon ordre, amb el que es van determinar la velocitat inicial d'adsorció dels metalls. Els models d'isotermes d'equilibri de Langmuir i Freundlich es van utilitzar per descriure els equilibris d'adsorció i calcular els paràmetres de les isotermes. En els assajos amb mescles binàries de metalls, els resultats es van tractar amb el model ampliat de Langmuir. En aquest treball s'ha determinat, primerament, que el pinyol d'oliva és un bon sorbent dels metalls divalents estudiats. S'ha determinat que l'adsorció dels metalls varia amb el pH de la solució i que la presència de sals en la solució provoca una davallada en l'adsorció. També es va determinar la competència en l'adsorció entre els metalls al realitzar assajos en mescles binàries. Amb els estudis d'extracció de Cr(VI) amb els quatre materials s'ha determinat que aquests vegetals poden adsorbir el Cr(VI) en solució, tot i que la rapa i la yohimbe són els materials que presenten unes capacitats d'adsorció més elevades. Les anàlisis amb espectroscòpia electrònica de Raig-X realitzats en la rapa de raïm i la yohimbe en contacte amb Cr(VI) varen demostrar la presència del metall en els dos estats d'oxidació, Cr(VI) i Cr(III), evidenciant la participació del mecanisme de reducció de Cr(VI) en l'adsorció del metall sobre els materials. Amb l'encapsulació de la rapa de raïm es va incrementar significativament la capacitat d'adsorció del metall respecta a la seva utilització en la forma original. Les dades experimentals es van tractar amb un model de difusió i es va determinar el coeficient de difusió en l'adsorció en el sorbent amb diferent percentatge de rapa en l'interior. Finalment s'han realitzat estudis preliminars d'adsorció de crom hexavalent en continu utilitzant columnes de petites dimensions farcides amb el sorbent format per boles de rapa encapsulada en alginat càlcic. En aquests assajos s'ha determinat l'efecte en l'adsorció de metall de diversos paràmetres d'operació, com la concentració inicial de metall, el cabal i l'alçada de llit. El model de transferència de matèria i difusió en columna emprat pel tractament de les dades experimentals va mostrar l'efecte de la concentració inicial i del cabal en els coeficients de difusió i transferència de matèria. El model BDST no va predir correctament el temps de servei en els diferents paràmetres d'operació experimentats a causa de la complexitat del procés d'adsorció. Amb aquests assajos preliminars s'han establert les bases de l'adsorció de Cr(VI) amb el nou sorbent en sistemes en continu amb la finalitat de realitzar estudis posteriors d'eliminació del metall en columnes de majors dimensions.

Avaluació de la toxicitat de metalls pesants i arsènic en diferents models biològics

En aquest estudi, la toxicitat de diversos metalls pesants i l'arsènic va ser analitzada utilitzant diferents models biològics. En la primera part d'aquest treball, el bioassaig de toxicitat Microtox, el qual està basat en la variació de l'emissió lumínica del bacteri luminiscent Vibrio fischeri, va ser utilitzat per establir les corbes dosi-resposta de diferents elements tòxics com el Zn(II), Pb(II), Cu(II), Hg(II), Ag(I), Co(II), Cd(II), Cr(VI), As(V) i As(III) en solucions aquoses. Els experiments es varen portar a terme a pH 6.0 i 7.0 per tal de mostrar que el pH pot influir en la toxicitat final mesurada d'alguns metalls degut als canvis relacionats amb la seva especiació química. Es varen trobar diferents tipus de corbes dosi-resposta depenent del metall analitzat i el pH del medi. En el cas de l'arsènic, l'efecte del pH en la toxicitat de l'arsenat i l'arsenit es va investigar utilitzant l'assaig Microtox en un rang de pHs comprès entre pH 5.0 i 9.0. Els valors d'EC50 determinats per l'As(V) disminueixen, reflectint un augment de la toxicitat, a mesura que el pH de la solució augmenta mentre que, en el cas de l'As(III), els valors d'EC50 quasi bé no varien entre pH 6.0 i 8.0 i només disminueixen a pH 9.0. HAsO42- i H2AsO3- es varen definir com les espècies més tòxiques. Així mateix, una anàlisi estadística va revelar un efecte antagònic entre les espècies químiques d'arsenat que es troben conjuntament a pH 6.0 i 7.0. D'altra banda, els resultats de dos mètodes estadístics per predir la toxicitat i les possibles interaccions entre el Co(II), Cd(II), Cu(II), Zn(II) i Pb(II) en mescles binàries equitòxiques es varen comparar amb la toxicitat observada sobre el bacteri Vibrio fischeri. L'efecte combinat d'aquests metalls va resultar ser antagònic per les mescles de Co(II)-Cd(II), Cd(II)-Zn(II), Cd(II)-Pb(II) i Cu(II)-Pb(II), sinèrgic per Co(II)-Cu(II) i Zn(II)-Pb(II) i additiu en els altres casos, revelant un patró complex de possibles interaccions. L'efecte sinèrgic de la combinació Co(II)-Cu(II) i la forta disminució de la toxicitat del Pb(II) quan es troba en presència de Cd(II) hauria de merèixer més atenció quan s'estableixen les normatives de seguretat ambiental. La sensibilitat de l'assaig Microtox també va ser determinada. Els valors d'EC20, els quals representen la toxicitat llindar mesurable, varen ser determinats per cada element individualment i es va veure que augmenten de la següent manera: Pb(II) < Ag(I) < Hg(II)  Cu(II) < Zn(II) < As(V) < Cd(II)  Co(II) < As(III) < Cr(VI). Aquests valors es varen comparar amb les concentracions permeses en aigues residuals industrials establertes per la normativa oficial de Catalunya (Espanya). L'assaig Microtox va resultar ser suficientment sensible per detectar els elements assajats respecte a les normes oficials referents al control de la contaminació, excepte en el cas del cadmi, mercuri, arsenat, arsenit i cromat. En la segona part d'aquest treball, com a resultats complementaris dels resultats previs obtinguts utilitzant l'assaig de toxicitat aguda Microtox, els efectes crònics del Cd(II), Cr(VI) i As(V) es varen analitzar sobre la taxa de creixement i la viabilitat en el mateix model biològic. Sorprenentment, aquests productes químics nocius varen resultar ser poc tòxics per aquest bacteri quan es mesura el seu efecte després de temps d'exposició llargs. Tot i això, en el cas del Cr(VI), l'assaig d'inhibició de la viabilitat va resultar ser més sensible que l'assaig de toxicitat aguda Microtox. Així mateix, també va ser possible observar un clar fenomen d'hormesis, especialment en el cas del Cd(II), quan s'utilitza l'assaig d'inhibició de la viabilitat. A més a més, diversos experiments es varen portar a terme per intentar explicar la manca de toxicitat de Cr(VI) mostrada pel bacteri Vibrio fischeri. La resistència mostrada per aquest bacteri podria ser atribuïda a la capacitat d'aquest bacteri de convertir el Cr(VI) a la forma menys tòxica de Cr(III). Es va trobar que aquesta capacitat de reducció depèn de la composició del medi de cultiu, de la concentració inicial de Cr(VI), del temps d'incubació i de la presència d'una font de carboni. En la tercera part d'aquest treball, la línia cel·lular humana HT29 i cultius primaris de cèl·lules sanguínies de Sparus sarba es varen utilitzar in vitro per detectar la toxicitat llindar de metalls mesurant la sobreexpressió de proteines d'estrès. Extractes de fangs precedents de diverses plantes de tractament d'aigues residuals i diferents metalls, individualment o en combinació, es varen analitzar sobre cultius cel·lulars humans per avaluar el seu efecte sobre la taxa de creixement i la capacitat d'induir la síntesi de les proteïnes Hsp72 relacionades amb l'estrès cel·lular. No es varen trobar efectes adversos significatius quan els components s'analitzen individualment. Nogensmenys, quan es troben conjuntament, es produeix un afecte advers sobre tan la taxa de creixement com en l'expressió de proteins d'estrès. D'altra banda, cèl·lules sanguínies procedents de Sparus sarba es varen exposar in vitro a diferents concentracions de cadmi, plom i crom. La proteïna d'estrès HSP70 es va sobreexpressar significativament després de l'exposició a concentracions tan febles com 0.1 M. Sota les nostres condicions de treball, no es va evidenciar una sobreexpressió de metal·lotioneïnes. Nogensmenys, les cèl·lules sanguínies de peix varen resultar ser un model biològic interessant per a ser utilitzat en anàlisis de toxicitat. Ambdós models biològics varen resultar ser molt adequats per a detectar acuradament la toxicitat produïda per metalls. En general, l'avaluació de la toxicitat basada en l'anàlisi de la sobreexpressió de proteïnes d'estrès és més sensible que l'avaluació de la toxicitat realitzada a nivell d'organisme. A partir dels resultats obtinguts, podem concloure que una bateria de bioassaigs és realment necessària per avaluar acuradament la toxicitat de metalls ja que existeixen grans variacions entre els valors de toxicitat obtinguts emprant diferents organismes i molts factors ambientals poden influir i modificar els resultats obtinguts.

Procés de destintatge del paper per flotació. Avaluació de l'eficàcia de l'eliminació de tinta

La tesi doctoral presentada té com a objectius principals l'estudi de les etapes fonamentals de desintegració i flotació en un procés de destintatge de papers vell de qualitats elevades per a poder millorar l'eficàcia d'aquestes etapes clau. Conté una revisió teòrica completa i molt actualitzada del procés de desintegració i flotació tant a nivell macroscòpic com microscòpic. La metodologia de treball en el laboratori, la posada a punt dels aparells, així com les anàlisis efectuades per a valorar la resposta del procés (anàlisi de blancor, anàlisi d'imatge i anàlisi de la concentració efectiva de tinta residual) estan descrites en el capítol de material i mètodes. La posada en marxa permet obtenir unes primeres conclusions respecte la necessitat de treballar amb una matèria primera homogènia i respecte la no significació de la temperatura de desintegració dins l'interval de treball permès al laboratori (20-50°C). L'anàlisi de les variables mecàniques de desintegració: consistència de desintegració (c), velocitat d'agitació en la desintegració (N) i temps de desintegració (t), permet de discernir que la consistència de desintegració és una variable fonamental. El valor de consistència igual al 10% marca el límit d'existència de les forces d'impacte mecànic en la suspensió fibrosa. A consistències superiors, les forces viscoses i d'acceleració dominen l'etapa de desintegració. Existeix una interacció entre la consistència i el temps de desintegració, optimitzant-se aquesta darrera variable en funció del valor de la consistència. La velocitat d'agitació és significativa només per a valors de consistència de desintegració inferiors al 10%. En aquests casos, incrementar el valor de N de 800 a 1400 rpm representa una disminució de 14 punts en el factor de destintabilitat. L'anàlisi de les variables químiques de desintegració: concentració de silicat sòdic (% Na2SiO3), peròxid d'hidrogen (% H2O2) i hidròxid sòdic (% Na2OH), proporciona resultats força significatius. El silicat sòdic presenta un efecte altament dispersant corroborat per les corbes de distribució dels diàmetres de partícula de tinta obtingudes mitjançant anàlisi d'imatges. L'hidròxid sòdic també presenta un efecte dispersant tot i que no és tant important com el del silicat sòdic. Aquests efectes dispersants són deguts principalment a l'increment de les repulsions electrostàtiques que aporten a la suspensió fibrosa aquests reactius químics fent disminuir l'eficàcia d'eliminació de l'etapa de flotació. El peròxid d'hidrogen utilitzat generalment com agent blanquejant, actua en aquests casos com a neutralitzador dels grups hidroxil provinents tant del silicat sòdic com de l'hidròxid sòdic, disminuint la repulsió electrostàtica dins la suspensió. Amb l'anàlisi de les variables hidrodinàmiques de flotació: consistència de flotació (c), velocitat d'agitació durant la flotació (N) i cabal d'aire aplicat (q), s'aconsegueix la seva optimització dins el rang de treball permès al laboratori. Valors elevats tant de la velocitat d'agitació com del cabal d'aire aplicat durant la flotació permeten eliminar majors quantitats de tinta. La consistència de flotació assoleix valors òptims depenent de les condicions de flux dins la cel·la de flotació. Les metodologies d'anàlisi emprades permeten obtenir diferents factors de destintabilitat. Entre aquests factors existeix una correlació important (determinada pels coeficients de correlació de Pearson) que permet assegurar la utilització de la blancor com a paràmetre fonamental en l'anàlisi del destintatge de papers vells, sempre i quan es complementi amb anàlisis d'imatge o bé amb anàlisi de la concentració efectiva de tinta residual. S'aconsegueixen expressions empíriques tipus exponencial que relacionen aquests factors de destintabilitat amb les variables experimentals. L' estudi de les cinètiques de flotació permet calcular les constants cinètiques (kBlancor, kERIC, kSupimp) en funció de les variables experimentals, obtenint un model empíric de flotació que relacionant-lo amb els paràmetres microscòpics que afecten realment l'eliminació de partícules de tinta, deriva en un model fonamental molt més difícil d'interpretar. Mitjançant l'estudi d'aquestes cinètiques separades per classes, també s'aconsegueix determinar que l'eficàcia d'eliminació de partícules de tinta és màxima si el seu diàmetre equivalent és superior a 50 μm. Les partícules amb diàmetres equivalents inferiors a 15 μm no són eliminades en les condicions de flotació analitzades. Es pot dir que és físicament impossible eliminar partícules de tinta de diàmetres molt diferents amb la mateixa eficiència i sota les mateixes condicions de treball. El rendiment del procés analitzat en funció de l'eliminació de sòlids per l'etapa de flotació no ha presentat relacions significatives amb cap de les variables experimentals analitzades. Únicament es pot concloure que addicionar quantitats elevades de silicat sòdic provoca una disminució tant de sòlids com de matèria inorgànica presents en les escumes de flotació.