Estructura atómica y enlace químico : unidades didácticas de Física y Química, primero de Bachillerato.

Con esta unidad se completa el estudio de la evolución histórica de los modelos sobre la constitución de la materia, que ha permitido poner orden en el número de elementos y compuestos existentes e interpretar teóricamente la diversidad de propiedades que exhibe la materia que nos rodea. Se pretende que el alumno sea capaz de conocer y valorar la evolución de dichos modelos a lo largo de la historia, así como los resultados fundamentales y aplicarlos en la interpretación de las propiedades de elementos y compuestos. También, que aprecie la importancia de la clasificación periódica de los elementos como herramienta en el estudio sistemático de la Química, comprender la naturaleza de las interacciones entre átomos y moléculas, concebir estrategias y desarrollar procedimientos propios de la investigación científica, comentar críticamente textos científicos originales sencillos, comprender la importancia que la formulación de modelos teóricos tiene en el desarrollo de la ciencia y conocer algunas de sus características fundamentales, manejar con propiedad la terminología científica utilizada y desarrollar la capacidad de síntesis.

Estudio químico y biológico de los alimentos.

Este artículo pertenece al Monográfico: La Ciencia a las puertas del Tercer Milenio (I)

El proceso de cambio conceptual en la iniciación a la química : la introducción de los conceptos de sustancia pura y cambio químico.

Desde una concepción constructivista del aprendizaje, se abordan dos problemas fundamentales sobre las dificultades de aprendizaje: la influencia de los rasgos perceptivos frente a las consideraciones teóricas, y la influencia del ambiente cultural. Se diseñan y experimentan propuestas de aprendizaje inspiradas en un nuevo marco teórico constructivista. Así, el aprendizaje es concebido como un proceso de cambio conceptual, metodológico y actitudinal. Estos tres conceptos están completamente interrelacionados y se exponen algunas propuestas teóricas basadas en el aprendizaje como cambio conceptual. Se propone el diseño de una estrategia de aprendizaje dirigida a lograr el cambo conceptual en los alumnos. Se describen algunos aspectos de una experiencia de investigación-acción realizada en el Centro de Profesores de Gandía, con alumnos de octavo de EGB de un colegio público de la localidad. Los resultados obtenidos en los estudios de tipo diagnóstico muestran una necesidad de una profunda reestructuración de la iniciación al estudio de la Química en la enseñanza básica y secundaria.

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.

Métodos numéricos para a integração das equações da cinética pontual de um reator nuclear

As equações da cinétiica pontual de um reator nuclear térmico são integradas numericamente, utilizando um método matricial de continuação analitica. Essas equações são essencialmente não-negativas e possuem um autovalor dominante vinculado à reatividade do sistema. Também, descrevem-se os métodos de Hansen e Porsching.

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.

Uso de reator seqüencial em batelada (RSB) para pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio

Este trabalho consistiu no pós-tratamento de efluente de reator anaeróbio, em um sistema de reator seqüencial em batelada (RSB), com vistas à remoção biológica de nitrogênio e fósforo. Primeiramente, em escala de laboratório, verificou-se a eficiência de três RSBs, com ciclos operacionais diferenciados, tratando o efluente produzido por um reator seqüencial em batelada anaeróbio (RSBAn), alimentado por esgoto sintético, caracteristicamente doméstico. Neste experimento, também acoplou-se um sistema de aquisição de dados aos RSBs, para monitorar continuamente os parâmetros pH, redox e OD, com o objetivo de obter pontos inferenciais de controle dos processos de nitrificação, desnitrificação e remoção biológica de fósforo. Subseqüente a este experimento, desenvolveu-se um sistema de RSB em escala piloto, tratando o efluente anaeróbio real de um UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket), no intuito de analisar o efeito da mudança de escala e do tipo de esgoto, que passou de sintético a real, na performance do RSB. No experimento em escala de laboratório, os resultados obtidos demonstraram boas eficiências de remoção de DQO e SS, e uma ótima eficiência no processo de nitrificação. As eficiências médias de remoção de DQO, SS e nitrificação, foram respectivamente de 93,3%, 90,7% e 98,9%. O processo de desnitrificação não desenvolveu-se satisfatoriamente devido às baixas concentrações de matéria orgânica do efluente anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, além das baixas DQO afluentes, foi prejudicado pelas idades de lodo extremamente longas estabelecidas nesta fase experimental, em função da aplicação da estratégia de controle de processo baseada na concentração de SSV no licor. Objetivando-se aumentar a concentração de matéria orgânica imediatamente disponível no afluente, com o conseqüente acréscimo de eficiência nos processos de desnitrificação e remoção biológica de fósforo, introduziu-se um pré-fermentador, para gerar metade do efluente anaeróbio a ser tratado nos RSBs. O controle do processo passou a ser efetuado através da aplicação de uma idade de lodo pré-estabelecida de 20 dias. Observou-se um aumento bastante significativo do processo de desnitrificação, atingindo uma eficiência da ordem de 70,4%. No entanto, as maiores concentrações de matéria orgânica solúvel, com a introdução do pré-fermentador, não foram suficientes para estimular o desenvolvimento das bactérias removedoras de fósforo. Um aumento de DQO do esgoto sintético foi necessário para permitir a simultaneidade dos processos de desnitrificação e remoção de fósforo. Porém, apesar de apresentar ciclos operacionais com eficiências de 100% de remoção de fósforo, este processo não mostrou-se confiável, alternando entre fases de boas, médias e más eficiências. Provavelmente as idades de lodo, ainda muito altas para promover a remoção de fósforo do sistema, justificam a permanência bastante irregular na eficiência deste processo. Neste período, a concentração média de DQO necessária para atingir-se uma eficiência satisfatória nos processos conjuntos de nitrificação e desnitrificação, foi de 644,6 mg/L. As seguintes eficiências foram observadas: 95,8% na remoção de DQO, 98,7% na nitrificação, 76,8% na desnitrificação e 74,5% na remoção de nitrogênio. O acompanhamento "on line" de pH, redox e OD mostrou-se como uma eficiente ferramenta inferencial no controle de processos biológicos, principalmente daqueles referentes à remoção de nitrogênio. Dentre os três parâmetros monitorados, o pH apresentouse como o mais representativo. No experimento em escala piloto, o processo de nitrificação não desenvolveu-se possivelmente devido ao efeito conjunto de baixos tempos de detenção nas etapas aeróbias dos ciclos operacionais dos RSBs, com a ação tóxica de sulfetos produzidos no tratamento anaeróbio. O processo de remoção biológica de fósforo, similarmente ao experimento em escala de bancada, não mostrou-se confiável, apresentando períodos alternados de eficiência. Por fim, com vistas a verificar o desenvolvimento de processo inibitório por efluentes de tratamento anaeróbio em sistemas aeróbios, realizou-se uma série de testes de inibição com o efluente anaeróbio e também especificamente com sulfeto. Os testes respirométricos (DBO última e em batelada), foram de essencial importância para analisar a tratabilidade biológica de esgoto contendo composto tóxico. Pôde-se comprovar que o sulfeto, presente no efluente anaeróbio real, ou o efeito de sua combinação com outras substâncias contidas no lodo ativado, alterou a cinética dos processos biológicos desenvolvidos no sistema de tratamento do tipo lodo ativado.