Societat Catalana de Química - Filial de l’Institut d’Estudis Catalans

E d u c a c i ó Q u í m i c a

2008

nú

mer

o1 Química quotidiana

Claudi Mans

Treballant lescompetències a laclasse de químicaBegoña OliverasNeus Sanmarti

Educació química isostenibilitadAmparo VilchesDaniel Gil

L’aprenentatge de laquímica amb sensors:casos pràctics, utilitat ivaloracióMontserrat Tortosa

EduQ

Ed

uc

ac

ió Q

uím

ica

2008

nú

mer

o1

Ed

uQ

_p _ _q q g

Educació Química EduQJuny 2008, n. 1

Consell editorEditors SCQFina Guitart, catedràtica de Física i Química, IES Jaume Balmes. BarcelonaAureli Caamaño, catedràtic de Física i Química, IES Barcelona Congrés, BarcelonaEditors associatsMercè Izquierdo, catedràtica de Didàctica de lesCiències Experimentals, Universitat Autònoma deBarcelonaMontserrat Tortosa, professora de Física i Química,IES Ferran Casablancas, SabadellCol·laboradors de seccionsJosep Corominas, Escola Pia, Sitges, BarcelonaPere Grapí, IES Joan Oliver, Sabadell Éric Jover, Universitat de BarcelonaClaudi Mans, Universitat de BarcelonaÀngel Messeguer, Consell Superior d’InvestigacionsCientífiques (CSIC)Antoni Planas, Institut Químic de Sarrià, UniversitatRamon LlullNeus Sanmartí, Universitat Autònoma de BarcelonaRosa M. Tarin, Educació Primària, CESIRE, CDEC

Consell assessorAntoni Alcázar, IES Serrat i Bonastre, BarcelonaRamón Canela, Universitat de LleidaCarles Furió, Universitat de ValènciaAndoni Gárritz, UNAM, MéxicoMarcelo Giordan, Universidad de Sao Paulo, BrasilCarme González, Universitat de BarcelonaRoser Gorchs, Universitat Politècnica de CatalunyaGisela Hernández, UNAM, MéxicoManuela Hidalgo, Universitat de GironaMaria Jesús Martín-Díaz, IES Tres Cantos, MadridIsabel Martins, Universidad de Aveiro, PortugalJaume Mateu, IES Martí Franquès, TarragonaConxita Mayós, Departament d’Educació, BarcelonaMagda Medir, Universitat Rovira Virgili, TarragonaRosa M. Melià, IES Infanta Isabel, BarcelonaEduardo Mortimer, Universidad Belo Horizonte, BrasilJosé Maria Oliva, Revista Eureka, CádizTeresa Pigrau, Educació Primària, CESIRE, CDECTeresa Prieto, Universidad de MálagaTura Puigvert, IES Alexandre Satorras, MataróMario Quintanilla, Pontifícia Universidad Católica de ChileAndrés Raviolo, Universidad de Bariloche, ArgentinaImma Ros, Departament d’Educació, BarcelonaNúria Ruiz, Universitat Rovira Virgili, TarragonaAnna M. Sastre IES Castelló d’Empúries, Castellód’EmpúriesMarta Segura, Escola Pia Diputació, BarcelonaMiquel Solà, Universitat de Girona

Societat Catalana de Química (SCQ) http://scq.iec.cat/scq/index.htmlPresident Romà Taulerfilial de l’Institut d'Estudis Catalans (IEC)Barcelona. Catalunya. Espanya

Impressió Gráficas ReyISSN: en tràmitD.L.: B-35770-2008

INDEX

Química i societatQuímica quotidiana. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Claudi Mans Teixidó

Conceptes i models químicsAlgunes reflexions al voltant del tractament de l’equilibri químic en el batxillerat. . . . . . . . . . . . . . . . . . 10Francesc A. Centellas i Massuet

Innovació a l’aulaTreballant les competències en la classe de Química. . . 17Neus Sanmartí Puig, Begoña Oliveras Prat

Recerca en didàctica de la químicaUsando analogias com função criativa: uma nova estratégia para o ensino de química . . . . . . . . . . . . . . . . 24Rosària Justi, Paula Cristina Cardoso

Química i educació ambientalEducació química i sostenibilitat. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30Amparo Vilches Peña i Daniel Gil Pérez

Treball pràctic al laboratoriQuin percentatge de carboni hi ha en una petxina? . . . 40Josep Corominas Viñas

Noves tecnologiesL’aprenentatge de la química amb sensors: casos pràctics, utilitat i valoració. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45Montserrat Tortosa Moreno

Història i naturalesa de la químicaL’electrificació del canvi químic. Els seus inicis al primer quart del segle XIX. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51Pere Grapí Vilumara

Treballs de recerca dels alumnesTreball de recerca: Peix pesant? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58Adrià Riera Palomino, Lourdes Díaz Rovira

Informacions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62

_ _q Q_ q g

“Neix Educació Química” EduQ: una revista adreçada a l’àmbit de la docència de la Química

Editorial

Amb moltes ganes i il·lusió iniciem l’edició de la primera

revista especialitzada en educació química al nostre

país. “Educació Química” EduQ neix amb el suport de la

Societat Catalana de Química, filial de l’Institut d’Estudis

Catalans.

La iniciativa va sorgir de l’interès de fer una revista en llengua

catalana, tot i que ocasionalment també es podran publicar

articles en castellà, francès, portuguès, italià i anglès, adreçada

al món de l’ensenyament de la química amb especial èmfasi en

l’etapa d’educació secundària (12-18 anys) i amb el desig d’in-

teressar també al professorat de ciències en general.

La revista es proposa ser un referent per al professorat de quí-

mica i un mitjà de difusió de les seves idees i inquietuds. Voldria

servir de nexe d’unió entre els docents de la química amb la

intenció d’acostar les experiències d’uns nivells a les dels altres

i facilitar estratègies i recursos per l’ensenyament i el desenvo-

lupament de competències científiques relacionades amb l’àm-

bit de la química. EduQ pretén oferir al professorat articles de

diverses tipologies d’utilitat per a la millora de la seva tasca dià-

ria i la seva formació professional.

Les diferents seccions de la revista posen de manifest els diversos

àmbits que la revista es planteja cobrir, com ara Actualitat química,

Projectes curriculars, Innovació a l’aula, Conceptes i models químics,

Estratègies i recursos didàctics, Treball pràctic al laboratori, Noves tecnolo-

gies, Història i naturalesa de la química, Química i societat, Química i edu-

cació ambiental, Recerca en didàctica de la química, Formació del professo-

rat, Treballs de recerca dels alumnes i Ensenyar i aprendre ciències.

Al primer número de la revista, preparat amb la màxima il·lusió però

amb els dificultats i limitacions pròpies a l’hora de començar un pro-

jecte, hi trobareu articles que ens han fet arribar amb ganes d’apor-

tar el millor i que enceten algunes de les seccions de la revista.

En la secció Química i societat, Claudi Mans a l’article “Química

quotidiana” fa una lectura de temes de la vida diària en els quals

la química és rellevant, amb el carisma i enginy

propis de l’autor,

La secció Conceptes i models químics s’estrena amb

l’article “Algunes reflexions al voltant del tracta-

ment de l’equilibri químic en el batxillerat” en el

qual Francesc Centellas revisa conceptes de l’e-

quilibri químic comparant la seva presència en el

currículum actual i els anteriors.

Neus Santmartí i Begonya Oliveras ens aporten l’article

“Treballant les competències a classe de química” amb el relat

d’una experiència innovadora a l’aula lligada al desenvolupa-

ment de les competències, la qual inaugura la secció Innovació a

l’aula. En la secció Recerca i didàctica de la química, l’article

“Usando analogias com função criativa: uma nova estratégia

para o ensino de química” de les professores del Brasil, Rosària

Justi i Paula C. Cardoso, ens parla de la importància de les ana-

logies en el seu vessant creatiu per ajudar els alumnes a la

comprensió de conceptes sobre l’enllaç químic.

“Educació química i sostenibilitat” és el títol de l’article d’Amparo

Vilches i Daniel Gil, impregnat de valors i estretament lligat a la

química, que obre la secció Química i educació ambiental.

Per iniciar la secció Treball pràctic al laboratori, Josep Corominas ens

acosta al laboratori de química amb el relat de l’experiència “Quin

percentatge de carboni hi ha en una petxina?” caracteritzat per la

originalitat i l’estil propis de l’autor. “L’aprenentatge de la química

amb sensors: casos pràctics, utilitat i valoració” és el tema que

desenvolupa Montserrat Tortosa i que enceta la secció Noves tec-

nologies. En Pere Grapí en el seu article “L’electrificació del canvi

químic. Els seus inicis al primer quart del segle XIX” obre les por-

tes a la secció Història i naturalesa de la química.

I per acabar, en la secció Treballs de recerca dels alumnes l’alumne

Adrià Riera i la seva tutora Lourdes Díaz, ens presenten el tre-

ball de recerca de batxillerat “Peix pesant?”

Amb el desig compartit per tot l’equip que ha endegat aquest

projecte perquè tingui el ressò i la difusió que desitgem, volem

fer arribar el nostre agraïment als autors per la seva col·labora-

ció i a totes les persones i institucions, en particular a la

Societat Catalana de Química, que donen suport a la iniciativa

i fan que aquesta revista sigui una realitat.

Editors d’EduQ

Aureli Caamaño Fina Guitart Mercè Izquierdo Montse Tortosa

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(20

08),

p 4

- 9

DO

I: 1

0.24

36/2

0.20

03.0

2.1

htt

p:/

/scq

.iec.

cat/

scq

/in

dex

.htm

l

La lògica científicaSembla que hi ha un acord de

fons entre bona part del professo-rat, que afirma que cal tractaraspectes de la vida quotidiana ales aules, perquè això pot ser unaeina que ajudi a motivar l’alum-nat. O que els temes de la vidaquotidiana són els que realmentens han de subministrar els

exemples dels temes acadèmics.El fet és que l’interès per relacio-nar el món de la docència i elsfenòmens que succeeixen diària-ment és explícit en molts plante-jaments, i aquesta situació gene-ra demanda de formació i replan-tejaments de currículums.L’objectiu d’aquest article és el dereflexionar sumàriament sobre el

paper de la realitat quotidiana enla dinàmica educativa. Ho faremdes d’una perspectiva gens teòri-ca.

El sistema pedagògic ha d’aju-dar a aconseguir que l’univers decada alumne esdevingui cada copmés gran. Per avançar, és impor-tant partir de la realitat quotidia-na. No cal explicar-ho gaire als

4

Química quotidianaEveryday chemistry

Claudi Mans / Departament d’Enginyeria Química. Facultat de Química. Universitat de Barcelona

resum

En el present article, s’hi descriu esquemàticament el mètode científic com a eina per anarintegrant aspectes de la realitat quotidiana progressivament més complexos, i s’hi examinenels aspectes on la química és més rellevant. També s’hi comenten alguns dels temes quoti-dians més vinculats a la química i s’hi fa una reflexió final sobre la necessitat que l’alumneassoleixi una visió científica global adequada per a cada nivell de tot el que l’envolta.

paraules clauQuotidià, cuina, etiqueta, producte.

abstract

In this paper the scientific method is presented as a tool to integrate the increasingly com-plex aspects of everyday life. Some everyday chemical topics are described, and a final refle-xion is made to ensure that the pupils achieve a global scientific vision of all aspects of theirworld, adapted to each level of knowledge.

key wordsEveryday life, kitchen, label, product.

_ _q Q_ q g

mestres d’infantil i primària: totala seva praxi educativa començaper aquí. El procés de descobri-ment progressiu sempre segueixel mateix esquema dividit enquatre etapes, que no són tanlineals com les esquematitzoaquí.

El primer pas consisteix a donarnom a totes les coses —objectes,organismes, substàncies—, talcom la Bíblia afirma que va ferAdam amb els animals. El siste-ma educatiu, el món familiar, elsmitjans de comunicació, elsmoments d’oci posen l’alumne encontacte amb realitats noves, quepassen a ser assumides com aquotidianes i classificades en l’es-quema propi.

El segon pas consisteix a ado-nar-se que, a les realitats exis-tents, els podem atribuir certespropietats observables: quan laRínxols d’Or entra a casa delsossets, veu que hi ha una cadiragran, una de mitjana i una depetita, i està practicant la geome-tria; veu que hi ha un plat desopa calenta, un altre de freda iun altre de tèbia, i està practicantun inici de física, i m’agrada pen-sar que un dels plats de sopadevia ser salat, l’altre, dolç, i eltercer estaria bé, cosa que la ini-ciaria en la química.

Els objectes, els organismes iles substàncies evolucionen encontacte entre ells. És a dir,observem que hi ha fenòmens quea vegades podem provocar i quetambé reben un nom.

La verbalització és, en aquestesdues primeres etapes, fonamen-tal. Objectes, substàncies i fenò-mens han de ser descrits inicial-ment amb el llenguatge propi del’alumne. Aquesta és l’únicamanera que s’explicitin les con-cepcions pròpies. Després ja sesubministrarà una terminologiamés precisa, més científica.

El tercer pas consisteix a pre-guntar-se per què les coses són com

són i per què es donen els fenò-mens. En aquesta etapa, cal unainformació exterior, per veure sialgú ho ha explicat abans. El sis-tema, a través de la intervenciódel mestre o del professor, ambl’ús adequat de la informació dis-ponible, subministra el coneixe-ment de teories i d’interpreta-cions anteriors. Es posa aquí demanifest el valor de la confiança—crítica— en els resultats i en lesinterpretacions dels científicsanteriors. Així es generen les teo-ries que pretenen explicar elsfenòmens. És el moment d’intro-duir-hi els conceptes científics noquotidians, que moltes vegadesno són prou ben compresos perl’alumne, perquè no ha assumitel fet que totes les magnitudscientífiques són construccionsinventades per tal d’intentarinterpretar la realitat, simplifi-cant-la i modelitzant-la. El con-cepte de model predictiu ens portaal darrer nivell.

En el quart i darrer nivell, calpreguntar-se: «Què passarà?». Enel fons, aquesta és la qüestiófonamental de la ciència: arribara predir el futur a partir del conei-xement del present. S’enfonsaràel túnel del TGV que passi persota de la Sagrada Família?Sortirà el fuel del Prestige? Emcuraré? I, un cop predit què pas-sarà, prendré les mesures oportu-nes per tal que el futur desitjabletingui lloc de la millor manerapossible o per tal d’evitar ques’esdevingui un futur indesitja-ble. Cal dissenyar experimentsper tal de veure quina fiabilitattenen les prediccions, i corregiraixí les teories.

Un bon entorn on es pugui des-cobrir i avançar en l’adquisició dela lògica científica, i per tant laquímica, pot ser l’entorn quoti-dià. Però no tots els temes quoti-dians són vàlids, perquè no tot ésquímica...

On és rellevant la químicaAmb l’objectiu de donar una

bona imatge de la química, elsquímics benintencionats hanrepetit fins a l’extenuació que «totés química». Fins i tot hi ha unaexposició amb aquest nom. I bé,no tot és química, ni de bon tros.Sí, evidentment, que tota la reali-tat material pot ser descrita entermes de la seva composició, entermes químics. Però això, que ésobvi, molt sovint no és important.

Qu

ímic

a i

soci

etat

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

5

Un bon entorn on es puguidescobrir i avançar en l’ad-quisició de la lògica científi-ca, i per tant la química, potser l’entorn quotidià. Però notots els temes quotidians sónvàlids, perquè no tot és quí-mica...

Alguns temes i productesquotidians on la química ésrellevant són els següents:

• les etiquetes• els productes de neteja• els cosmètics• la ciència de la cuina• el medi ambient

la química és la ciènciarellevant quan del que estracta és de lacomposició de lamatèria, quan el queimporta és el canvi decomposició, iespecialment quan télloc per reacció química.La química és tambérellevant en les relacionsentre l’estructura i elcomportament de lessubstàncies, elsproductes i els materials

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

6

Una vegada vaig dirigir un cursd’estiu on un col·lectiu de profes-sors de tots els nivells educatius ialumnes universitaris vàrem usarel nou CosmoCaixa com a objecteobservable, i vàrem intentar «des-construir-lo», és a dir, partir de laseva realitat tal com ens és pre-sentada i intentar-ne aïllar elsaspectes físics, químics, matemà-tics, biològics i geològics, mésenllà del que era obvi. Una expe-riència molt interessant.

L’aproximació que vaig usar enel camp de la química va serintentar veure en quins llocs,experiments, mòduls, la químicaés rellevant. Per utilitzar-ne unexemple trivial, el pèndol deFoucault pot ser descrit en ter-mes de composició dels aliatgesque formen la bola, el cable o lesbarretes indicadores. Però la quí-mica no és rellevant pel que res-pecta al fenomen en ell mateix:es podrien usar unes altres com-posicions amb un comportamentigual.

És evident que la química és laciència rellevant quan del que estracta és de la composició de lamatèria. Un exemple quotidià eltrobem en les aigües minerals.No té importància la temperaturade l’aigua a la sortida, ni l’alçàriade la deu, ni el cabal que en surt,ni el material de l’envàs, sinó la

composició química. També és laquímica la ciència que cal conèi-xer quan es dissenya un nou car-burant sense plom, o quan esprepara un cosmètic, una tinta,un adhesiu o una maionesa. Laquímica, doncs, és determinantquan tractem amb productes pre-parats, denominats genèricamentproductes formulats, en un ús delterme ben diferent de l’acadèmic:aquí un formulat és una barreja,mentre que la formulació quími-ca que s’explica a les aules fareferència a substàncies pures.

La química és també la ciènciarellevant quan el que importa ésel canvi de composició, i especial-ment quan té lloc per reaccióquímica. En el procés de la diges-tió, la fisiologia en detalla unabona part del procés, però la quí-mica explica les dissolucions, lesemulsificacions, les reaccions quetenen lloc entre els nutrients delsaliments. La generació d’òxids denitrogen en els motors d’explosiói en les combustions té lloc mit-jançant seqüències de reaccionsmés o menys complexes, i la quí-mica és la ciència que ens lesexplica. En el tema del forat a lacapa d’ozó, la física és rellevantpel que respecta al moviment demasses gasoses entre nivellsatmosfèrics, però és la químicaqui descriu les reaccions a causade les quals l’ozó es destrueix oes forma.

La química és també rellevanten les relacions entre l’estructura i elcomportament de les substàncies,els productes i els materials. Eldisseny d’un nou aliatge, d’unnou polímer o d’una nova fibrarequereix conèixer la relació quehi ha entre l’elasticitat, la tenaci-tat o la resistència a l’impacte,com també la composició i l’es-tructura microscòpica i atomico-molecular dels materials. La cièn-cia de materials és a la confluèn-cia entre la química i la física,integra informació de totes dues

per explicar el comportamentdels materials i ajudar a disseny-ar-ne de nous amb propietatsespecificades.

I, finalment, som en l’universquímic quan ens estem moventen la continuïtat entre el mónmicroscòpic i el molecular. Quan uncromosoma es descriu successi-vament en termes d’ADN i decadena de desoxiribosa, àcid fos-fòric i bases nitrogenades, pas-sem directament de la descripciód’un objecte microscòpic —el cro-mosoma— a l’estructura atomi-comolecular, domini de la bioquí-mica i la biologia molecular.

La química ens permet explicar,doncs, molts fenòmens i moltespropietats, però no tots, i moltsovint no està sola. Els fenòmensquotidians són complexos i fer-nela descripció requereix, en moltscasos, dilucidar clarament elscomponents físics, químics, biolò-gics o geològics que hi estanimplicats. L’explicació detalladade la cocció d’una simple ham-burguesa, per exemple, involucraaspectes de física —la transmis-sió de calor a través de massessòlides—, de química —les reac-cions de Maillard a la superfíciede la peça— i de biologia —en ladescripció de les estructures ana-tòmiques i dels agregats cel·lularsde la carn picada i el seu compor-tament en contacte amb la tem-peratura.

Un dels mòduls de CosmoCaixa on es

visualitza la realitat quotidiana: els

estats de l’aigua.

Els fenòmens quotidianssón complexos i fer-ne ladescripció requereix, enmolts casos, dilucidarclarament elscomponents físics,químics, biològics ogeològics que hi estanimplicats

_ _q Q_ q g

Temes quotidiansA l’educació infantil i primària,

la quotidianitat hi és present entot moment, i la major part decentres d’interès, de temes i deprojectes estan molt vinculats ala vida diària. D’altra banda, enaquests nivells no és possible ferl’explicació de fenòmens servint-se dels conceptes científics. Laquímica, en aquests nivells, no ésgaire més que màgia per aconse-guir canvis de color, explosions ifums. El treball, aquí, ha de pre-tendre descriure la realitat,donar-li nom i desenvolupar lalògica científica amb deduccionsassequibles de fets i observacionssobre situacions quotidianes.

És a ESO, i especialment a bat-xillerat, on els principis de la quí-mica constitueixen un ajutimprescindible per comprendreels fets que tenen lloc en l’en-torn.

Es poden cercar exemples quo-tidians d’un camp determinat percontextualitzar-lo i motivar l’a-lumne fent-li veure que allò ques’explica realment té lloc en lapràctica. Són els ben sabutsexemples dels àcids i les bases dela cuina, la corrosió dels metallscom a exemple de reacció redox,com també diversos fenòmensmés. És una bona pràctica, peròlimitada i que no sempre possibi-lita tractar tots els temes.

Un altre enfocament de laintroducció de la quotidianitatparteix de la realitat diària enella mateixa, amb l’objectiu d’ob-servar-la, treballar-la i interpre-tar-la. I, en el transcurs d’aquestcamí, anar fent aparèixer leseines —la ciència— que calguinper poder fer possible el treball.Aquest enfocament, que és fre-qüent en països anglosaxons endeterminats centres, és difícil d’e-xecutar en la realitat acadèmicad’aquí, limitada pels currículumsde compliment obligatori, i a lapràctica només es pot donar en

treballs paral·lels al desenvolupa-ment de les classes, com ara enactivitats de recerca, en projectescol·lectius i en accions similars.

Alguns temes i productes quo-tidians on la química és rellevantsón els següents:

Les etiquetes. El primer pas perdescobrir la química en la quoti-dianitat és trobar-ne expressionsescrites. Es troba terminologiaquímica més o menys detallada, imés o menys aplicable a l’aula,en el món de les etiquetes delsproductes comercials domèstics.A causa de la facilitat d’accés,riquesa i capacitat motivadoraque presenta, em consta queaquest camp és molt explotat perpart d’un bon munt de professorsi alumnes.

En una etiqueta de productealimentari, hi ha sobretot dosaspectes interessants: la compo-sició (ingredients), amb indicaciódels additius; i la composiciónutricional, amb expressió delvalor energètic, la proporció d’hi-drats de carboni, greixos, prote-ïnes i altres nutrients. Tots doss’expressen en llenguatge parcial-ment químic i poden constituir lafont de diverses observacions,

reflexions i càlculs. La publicitat,els elements vinculats al reciclat-ge i altres informacions contingu-des en les etiquetes són, enalguns casos, qüestions d’interèspedagògic.

Els productes de neteja. Entre elsproductes domèstics de neteja, hiha tota una gamma de compos-tos de laboratori, que pot sermolt útil a l’hora de plantejardeterminats treballs experimen-tals, sempre que es tingui la curai la prevenció de riscos impres-cindible. Hi trobem àcids com arael salfumant; bases com ara l’hi-dròxid de sodi del desembussadorde canonades o l’amoníac anti-greix; oxidants com ara el lleixiuo determinades preparacionsblanquejants; segrestants comara els productes anticalç; ten-sioactius com ara els detergentsde rentar plats a mà, i també pro-ductes de comportament méscomplex, com ara els detergentsen pols o el gel per a roba o vai-xella. Tot plegat pot constituiruna bona font de propostes detreballs experimentals moltvariats, individuals o col·lectius,adequats per tractar molts temesi nivells, econòmics i motivadors,

Qu

ímic

a i

soci

etat

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

7

Els diferents elements informatius i formatius d’una etiqueta de producte

alimentari.

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

8

i que poden engrescar la famíliacompleta, si és possible.L’elaboració de sabó domèstic ésuna pràctica estrella que combi-na una activitat experimentalfactible a diferents nivells, amb lapossibilitat de fer una interpreta-ció teòrica assequible; a més, solhaver-hi la motivació suficientper realitzar-la, perquè s’arriba afabricar a casa de forma reeixidaun producte que realment fun-ciona.

Els cosmètics. Juntament amb elsproductes de neteja, són l’altresector preferit per relacionar quí-mica i món quotidià. La com-prensió detallada del perquè dela composició d’un cosmèticcomú, indicat a l’etiqueta, depas-sa les possibilitats dels nivells desecundària, però és perfectamentpossible preparar un cosmèticsimple. Hi ha dotzenes de recep-tes domèstiques fàcils de trobar.L’utillatge és el propi d’una cuinai, en una primera aproximació, lainterpretació és també assumible.

La ciència de la cuina. La cuina ésmolt agraïda i molt atractiva, per-què el resultat final de l’experi-mentació és valorable immedia-tament. El problema de treballarla química de la cuina és l’ex-traordinària complexitat quecomporta la interpretació delsfenòmens que hi tenen lloc, per-què s’hi involucren aspectes bio-lògics, físics i químics que estaninextricablement lligats. Els fenò-mens més importants que hitenen lloc —la creació i evolucióde sistemes dispersos; les reac-cions de cocció, especialment lesreaccions de Maillard; el treballamb fluids viscosos; l’evolucióamb la calor de les peces biològi-ques, o la creació de productesnous com ara les croquetes— sónsummament complexos. L’anàlisiqualitativa dels processos culina-ris i la descripció en termes d’eta-pes successives simples pot facili-tar-ne la comprensió: és possible

interpretar força correctamentels diversos passos consecutiusde la confecció d’un pastís sim-ple, però aquesta aproximació noés vàlida per a la major part depreparacions. La cuina és idòniaper introduir-se en la manipula-ció, però és difícil d’integrar-la alcurrículum acadèmic.

El medi ambient. La motivacióper la temàtica ambiental sol sermés alta que la d’altres qües-tions. Això és fruit de l’educacióanterior, de l’entorn familiar i del’extraordinària pressió mediàticasobre aquest assumpte. Una granpart dels aspectes ambientalstenen una component química,que moltes vegades es pot vincu-lar a punts del programa acadè-mic. S’han dissenyat amb èxitcurrículums de química prenentcom a eix vertebrador la temàticaambiental.

Però, en tots els temes ante-riors, he usat el terme «quotidià»d’una forma certament restringi-da. Per a cadascú, el que és quoti-dià és allò amb què conviu cadadia, i per a un alumne determinatel seu món quotidià pot estar for-mat pels còmics japonesos, la

lliga de futbol americà, un repro-ductor d’MP3 o el darrer productedigital. També és d’aquesta reali-tat diària de la qual cal partir, siel que realment es vol és prendrel’entorn quotidià com a elementmotivador i com a element edu-cador. Malauradament, no és laquímica la ciència rellevant enaquests tipus de temes, exceptu-ant els clips del YouTube, on esfan els explosius experimentsamb Coca-cola i Mentos, o el cer-vellet de Baileys i Coca-cola.Aquests tipus de temes una micatransgressors sí que són motiva-dors, i pertanyen al món de laquímica.

Cal tenir una visió de totUn dels objectius de l’educació,

crec jo, és el de donar les basesper fer una interpretació com-prensiva de tot. De l’univers, detots els seus objectes i substàn-cies, i de tots els seus fenòmens.A nivell personal, aquesta inter-pretació anirà evolucionant amesura que cadascú vagi avan-çant en les diferents etapes delsistema educatiu i al llarg de lavida. Però en cada moment calfer una interpretació del conjuntdels elements que constitueixinel «tot».

Més explícitament, jo crec quequalsevol de nosaltres hauria depoder agafar qualsevol cosa delque l’envolta i poder-ne dir quel-com sobre la composició i l’es-tructura microscòpica, lligant lespropietats macroscòpiques i lacomposició atomicomolecular. Iseria interessant que això hopogués traduir al nivell de laciència dels alumnes que estàeducant. I, com això, tot.

Hi ha diversos problemes enaquest enfocament. El primer ésla necessitat que el professorat esformi. No ho sabem tot i, espe-cialment en la nostra educaciócientífica, s’ha posat més èmfasien els aspectes teòrics que no pas

qualsevol de nosaltreshauria de poder agafarqualsevol cosa del quel’envolta i poder-ne dirquelcom sobre lacomposició i l’estructuramicroscòpica, lligant lespropietatsmacroscòpiques i lacomposicióatomicomolecular. I seriainteressant que això hopogués traduir al nivellde la ciència delsalumnes que estàeducant

_ _q Q_ q g

en la relació entre la teoria i larealitat. El segon problema, i mésimportant, és que la realitat éssummament complexa i, per serhonestos, no hauríem d’explicar-la amb models simplificats. Perexemple, l’esquema simplificatdel pas d’un estat de la matèria aun altre no va bé pràcticamentamb cap substància quotidiana,si n’exceptuem l’aigua, algunsaltres líquids i algun metall. Així,quan escalfem fusta, paper, robao plàstic, aquests materials no esfonen, sinó que es cremen. Lamajor part de substàncies i pro-ductes culinaris no es classifi-quen bé en l’esquema formatpels conceptes sòlid, líquid o gas.En tot cas, si el que realmentpensem és que la nostra educacióha d’explicar la realitat perpoder-la comprendre i, més enda-vant, per poder-la mantenir, arre-glar o millorar, tot això no es potpassar per alt.

Referències bibliogràfiquesLa bibliografia recent sobre

temes de química i vida quotidia-na comença a ser copiosa. Elsmúltiples treballs de XavierDuran són molt apreciables. Nohi ha gaires llibres que parlin delscosmètics, dels detergents, etc.Em remeto a la bibliografia prò-pia, al llibre sobre les etiquetes.En canvi, pel que fa a la ciència ia la cuina, hi ha dotzenes d’o-bres. D’entre totes, la més reco-manable, sistemàtica i completaés la següent:

MCGEE, HAROLD (2007). La cocina ylos alimentos. Barcelona:Random Hause Mondadori, 941p. [Traducció de la segona edi-ció de l’obra On food and cooking,de 2004. Monumental i impres-cindible]

S’indica, a continuació, algunabibliografia recent de l’autor rela-cionada amb els temes citats:

MANS, C. (2005). La truita cremada:24 lliçons de química. Barcelona:Col·legi de Químics deCatalunya. Distribuït per l’edi-torial Rubes. 8 edicions. Lamajor part de capítols es refe-reixen a aspectes quotidians dela química i sobretot de l’ali-mentació.

MANS, C. (2006). «El quimioscopi».Notícies per a Químics, núm. 432,p. 5-10.

MANS, C. (2006). Els secrets de lesetiquetes. Barcelona: Mina.Col·lecció Focus, núm. 14.

MANS, C. (2007). «Truita al salfu-mant». Notícies per a Químics,núm. 438, p. 5-13.

MANS, C.<http://www.angel.qui.ub.es/mans> [Consulta: febrer 2008]

Claudi Mans, Catedràtic del

Departament d’Enginyeria Química

de la UB. Autor de llibres de text i

divulgació, com “La truita cremada”o

“Els secrets de les etiquetes”, articles,

conferències i comunicacions a con-

gressos. Col·laborador de

CosmoCaixa, Dept.Educació de la

Generalitat de Catalunya, ICE de la

UB, i Alicia-elBullitaller.

cmans@ub.edu

www.angel.qui.ub.es/mans

Qu

ímic

a i

soci

etat

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

9

Quines explicacions es poden trobar al fet que aquests glaçons d’aigua de l’esque-

rra no flotin? Un cop fosos, quina explicació té el fet que, segons es pot veure a la

dreta, si hi afegim uns altres glaçons d’aigua, ara sí que flotin?

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 1

0- 1

6D

OI:

10.

2436

/20.

2003

.02.

2 h

ttp

://s

cq.ie

c.ca

t/sc

q/i

nd

ex.h

tml

Algunes reflexions al voltant deltractament de l’equilibri químic en el batxilleratSome reflexions about the treatment of chemical equilibrium in the baccalaureate

Francesc A. Centellas i Masuet / Departament de Química Física. Facultat de Química. Universitat deBarcelona

resum

En aquest escrit, s’hi recorda el tractament que rebia l’equilibri químic en el batxillerat que vaestudiar l’autor de l’article i es compara amb el que s’imparteix en el batxillerat actual. S’hipalesa que, en el batxillerat d’avui dia, l’equilibri químic rep un tractament força més extensi amb una càrrega conceptual més elevada que la d’aquells anys. Aquest fet pot comportar, sila matèria no es tracta amb el temps requerit, que els estudiants d’avui dia no acabin d’en-tendre gaire bé el significat ni la utilitat de les magnituds i les constants fisicoquímiques intro-duïdes i, a la vegada, es dificulti que puguin assolir completament uns altres objectius més ele-mentals.D’altra banda, a partir de la revisió d’alguns dels textos de química més usats en els centresde batxillerat, en el present article es proposa tornar a considerar el tractament que rebencerts aspectes concrets de l’equilibri químic i, en aquest sentit, s’hi discuteixen algunes de lesinconveniències observades i s’hi plantegen alternatives per tractar els diferents aspectesd’una manera més adient

paraules clauEquilibri químic, batxillerat, constants d’equilibri, estats estàndard.

abstract

This paper compares the explanation of chemical equilibrium when the author was a student,to the current one in Catalonian high schools today. It can be seen that the current chemicalequilibrium explanation is more extensive and it has a greater conceptual importance than inthe past. This can cause a problem if not enough time is given to teaching the subject, leadingto a poor understanding of the meaning and use of the physicochemical magnitudes and con-stants. At the same time, this problem can hinder the reaching of other basic goals. On the other hand, after the revision of the most used chemistry textbooks at high schoollevel, a reconsideration of some aspects of the chemical equilibrium explanation is proposed.And so, some of the observed problems with the textbooks are discussed and alternative pro-posals for a clearer treatment of the subject are suggested.

key wordsChemical equilibrium, high school, equilibrium constant, standard condition

10

_ _q Q_ q g

El tractament de l’equilibri químic en els batxillerats de fauns quants anys

Un cop decidit que aquest articleversaria sobre el tractament quees dóna a l’equilibri químic en elbatxillerat actual, vaig procurar fermemòria dels continguts de ter-modinàmica que estudiàvem alllarg del batxillerat i del curs pre-universitari de la meva joventut.

Recordo vagament haver-hientrat en contacte amb el primerprincipi de la termodinàmica. Norecordo, en canvi, haver-hi treba-llat el segon principi, però síhaver-hi fet exercicis i problemesde termoquímica aplicant la lleide Hess i fent servir una magni-tud estranya que el professoranomenava entalpia, per calcularla calor a pressió constant bes-canviada al llarg d’un procés quí-mic determinat. Fins que no vaigingressar a la Facultat, no recordohaver sentit parlar mai de l’ener-gia de Gibbs; i pel que fa al trac-tament de l’equilibri químic, unapart de l’assignatura que tambées treballava en el batxillerat d’a-quells anys, aquest s’hi introduïadefinint de manera empírica l’ex-pressió de la constant Kc, la quals’expressava amb unitats (1).

Fa molts menys anys, el tracta-ment de l’equilibri químic s’estu-diava, essencialment, al COU i,gràcies a haver guardat els textosque van utilitzar els meus fills, hepogut fer una revisió més acura-da del tema que estem tractant.L’equilibri químic s’introduïa apartir de l’evidència experimentali per a una reacció homogènia enfase gasosa del tipus:

les expressions de Kc i Kp tenienla forma:

on [A]eq, [B]eq, [C]eq i [D]eq i pA eq,pB eq, pC eq i pD eq, com sabem,representen les molaritats i lespressions parcials de les substàn-cies A, B, C i D en l’equilibri, i a, b,c i d, els coeficients estequiomè-trics de cadascuna en la reacció.Emprant un argument incorrecte,en el text dels meus fills es deiaque, atès que, a l’hora de calcularKc, les concentracions de les espè-cies reaccionants sempre s’ex-pressaven en molaritats, espodien ometre les dimensions dela constant.

El tractament de l’equilibri en elbatxillerat d’avui dia

Un cop acceptada la responsa-bilitat de la matèria de químicade les PAU, vaig repassar el pro-grama de l’assignatura que elDepartament d’Ensenyament (arad’Educació) havia establert per al

batxillerat. Simultàniament, vaigdemanar a diversos companysque feien la docència de la matè-ria en centres de secundària quem’indiquessin quins eren els trestextos de química que més s’uti-litzaven a casa nostra al llarg delbatxillerat. En els textos recoma-nats, vaig poder comprovar que eltractament d’un equilibri homo-geni en fase gasosa es feia d’unamanera semblant al COU d’unsquants anys abans. Hi apareixienles constants Kp i Kc i, en tots, esrelacionava el valor de la cons-tant d’equilibri (en dos dels tex-tos, no es mencionava explícita-ment si es tractava de Kp o de Kc)amb la variació de l’energia deGibbs estàndard segons l’equació 3.

Con

cep

tes

i m

odel

s q

uím

ics

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

11

Representació de l’evolu-

ció de les concentracions

de N2O4 i NO2 al llarg del

temps de reacció.

Aquesta mena de repre-

sentacions, on passat un

temps els reactius i els

productes acaben asso-

lint unes concentracions

estacionàries, són utilit-

zades en molts llibres de

química elemental per

introduir i tractar l’equi-

libri químic.

(equacións 1 i 2)

(equació 3)

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

12

En dos dels textos, davant lalògica impossibilitat de seguir untractament termodinàmic rigorós,l’equilibri s’hi introduïa d’unamanera inductiva a partir de l’e-vidència experimental (figura 1),indicant que, en els sistemes quí-mics, un cop arribats a l’equilibri,es compleix l’equació 1, en què Kc

és una constant que tan sols esveu influïda per la temperatura.En el tercer text, però, l’expressióde Kc s’hi introduïa fent serviruna metodologia deductiva denaturalesa cinètica. Així, un copassenyalada la naturalesa dinà-mica de l’equilibri químic, s’hiindicava que, en aquesta situació,s’havia de complir que la veloci-tat de la reacció directa, vd, haviade ser igual a la velocitat de lareacció inversa, vi.

El problema sorgia, però, a l’ho-ra d’establir les expressions d’a-questes dues velocitats. En uncapítol anterior, on es feia el trac-tament de la cinètica de les reac-cions, en aquest mateix llibre,s’hi indicava que l’expressiógeneral de la velocitat d’unareacció aA + bB � cC + dD era:

(equació 4)

i s’hi remarcava que a i b erendos coeficients experimentalsque rebien el nom d’ordres parcialsde reacció i que no tenien res aveure amb els coeficients este-quiomètrics a i b. Malgrat això, enel capítol dedicat a l’estudi de l’e-quilibri químic, per tal de «dedu-ir» l’expressió de la constant d’e-quilibri, ordres i coeficients este-quiomètrics s’hi consideravenuna mateixa cosa i s’hi escrivienincorrectament les equacions dela velocitat següents:

(equacions 5 i 6),

de manera que, per a la situaciód’equilibri químic on es compliaque vd = vi, se’n deduïa l’expres-sió:

(equació 7)

Un tractament d’aquesta mena,pel fet de ser fals (sovint elsordres parcials no coincideixenamb els coeficients estequiomè-trics), s’hauria d’evitar. Encaraque els estudiants de batxilleratno s’adonin d’aquesta falsedat, elproblema podrà sorgir si, mésendavant, decideixen estudiaralguna llicenciatura amb unscontinguts de caràcter químicd’un cert nivell, atès que, enaquests casos, trobaran que hau-ran de replantejar un criteri quedonaven per correcte.

No hi ha res de dolent a intro-duir l’equació de Kc tal com fanels altres textos consultats, és adir, considerant que és unaexpressió a la qual s’ajusten lesconcentracions experimentals (o,en el seu cas, les pressions par-cials) de productes i reactius enles reaccions homogènies reversi-bles, un cop s’assoleix la situaciód’equilibri químic (figures 1 i 2).

Les unitats de les constants d’equilibri

En dos dels textos, les cons-tants d’equilibri Kc i Kp s’hiexpressaven amb unitats(mol/dm3)Δn i atmΔn, mentre que,en l’altre text, Kc s’hi expressavade manera adimensional, argu-mentant sense cap raó lògica queaixò podia fer-se, perquè les con-centracions sempre s’expressa-ven en molaritats. Per contra, enaquest mateix text, s’hi recoma-nava assignar unitats a Kp, a fid’evitar confusions, ja que lespressions parcials dels gasospodien expressar-se en les unitatsclàssiques (atm) o bé en les delsistema internacional (Pa).

D’altra banda, en tots tres tex-tos consultats, hi apareixia plan-tejada (en dos casos sense indicarde quina constant es tractava) larelació entre Kp i la variació del’energia de Gibbs estàndard(equació 2), així com la que rela-ciona les constants Kp i Kc.

(equació 8)

Els químics sabem que lesconstants d’equilibri són adimen-sionals (2, 3). El caràcter adimen-

En alguns textos de química general (7,

8), s’hi utilitzen representacions com la

indicada a l’hora d’introduir i tractar

els sistemes en equilibri químic.

Fent servir el quocient de reacció, Qc,

s’indica que, si aquest és més petit que

la constant d’equilibri Kc, el sistema

evoluciona cap a la formació de pro-

ductes fins que s’arriba a complir

Qc = Kc. Ben al contrari, si el quocient

de reacció és més gran que la constant

d’equilibri Kc, el sistema evoluciona

cap a la formació de reactius. Un cop

assolit l’equilibri químic, de naturalesa

dinàmica, mentre la temperatura sigui

constant, les concentracions de reac-

tius i de productes es mantindran inva-

riables en el temps

_ _q Q_ q g

sional de Kp i Kc és conseqüènciadel fet que, en l’expressió d’a-questes constants, la pressió par-cial d’un gas o la concentració enl’equilibri (pi eq o ci eq) es refereix ala pressió o a la concentració dela substància en l’estat estàndard(pθ o cθ). D’aquesta manera, per auna reacció genèrica en fasegasosa com ara:

les expressions correctes de Kc iKp prenen la forma:

(equacións 9 i 10)

on:

Abans de 1982, es consideravaque la pressió d’un gas en el seuestat estàndard era 1 atm, per béque, posteriorment a aquestadata, la IUPAC (4, 5), amb lavoluntat de no variar pràctica-ment el valor de la pressió del’estat estàndard consideratabans i, alhora, fer servir un múl-tiple sencer de la unitat de pres-sió en el sistema internacional, elpascal, va recomanar que la pres-sió d’un gas en l’estat estàndard(pθ) passés a ser 1 bar (105 Pa).

Tant si la pressió d’un gas enl’estat estàndard es considera,com abans es feia, 1 atm, com sies considera, seguint la recoma-nació actual de la IUPAC, 1 bar, elvalor numèric de Kp es pot obte-nir a partir de l’equació 2, queprové de l’equació 10, on s’hasubstituït, segons criteri antic oactual, pθ per 1 atm o 1 bar i és,

de fet, l’expressió que es fa serviractualment per expressar Kp entots els llibres de química de bat-xillerat i també en diversos textosactuals de química general (7).

Com resulta evident, ambdependència que les pressions

parcials dels gasos en l’equilibris’expressin en atm o en bar, elsresultats obtinguts per a Kp i ΔGθ

no coincidiran (6). Ho podemveure, per exemple, en el cas d’undels exercicis proposats en laprova de química de les PAU dejuny de 2006.

Enunciat exercici prova PAUjuny 2006

La síntesi del metanol (alcoholmetílic) es basa en l’equilibrisegüent:

CO(g) + 2H2(g) �CH3OH(g)En un reactor cilíndric d’1 L de

capacitat, s’hi disposen 2,0 molde CO i 2,0 mol d’hidrogen i s’es-calfa el conjunt fins a 600 K.Considerant que, un cop assolitl’equilibri, s’han format 0,80 molde metanol, calculeu el valor deKp a 600 K.

Solució:

Quan el càlcul de Kp es fa apartir de les pressions parcialsexpressades en atm o en bar, elsresultats obtinguts són:

Con

cep

tes

i m

odel

s q

uím

ics

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

13

El caràcter adimensionalde Kp i Kc ésconseqüència del fetque, en l’expressiód’aquestes constants, lapressió parcial d’un gaso la concentració enl’equilibri (pi eq o ci eq) esrefereix a la pressió o ala concentració de lasubstància en l’estatestàndard (pθ o cθ)

Atès que la relació entre bars, atmosfe-

res i pascals és:

1 bar = 105 Pa = 0,98692 atm,

la proposta de la IUPAC (1982), consis-

tent a considerar la pressió de l’estat

estàndard d’un gas com 1 bar, no supo-

sava cap modificació important respec-

te a la pressió considerada amb ante-

rioritat

(1 bar = 0,98692 atm), per bé que pas-

sava a ser un múltiple exacte de la uni-

tat de pressió en el SI (1 bar = 105 Pa).

ci eq = concentració molar de cada gas i en l’equilibri;cθ = concentració molar del gas en l’estat normal o estàndard (1 M);pi eq = pressió parcial de cada gas i en l’equilibri;pθ = pressió del gas en l’estat normal o estàndard (1 bar).

CO H2 CH3OH

Mols inicials 2,0 2,0 0

Mols en

l’equilibri2,0-0,8 2,0-1,6 0,8

Concentració

en l’equilibri /

mol dm–3

1,2 0,4 0,8

Pressions par-

cials en l’equili-

bri / atm

59,0 19,7 39,4

Pressions

parcials en

l’equilibri / bar

59,8 20,0 39,9

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

14Com es pot veure, atès que les

pressions de l’estat estàndardanterior a 1982 (1 atm) i actual (1bar) són molt properes, els valorsque s’obtenen per a Kp i ΔGθ

també són molt semblants.Aquest fet, que pràcticament escompleix en el cas de totes lesmagnituds i constants termodi-nàmiques (6), ha donat peu al fetque, quan es tracta l’equilibriquímic en textos de químicageneral publicats recentment (7,8), encara trobem que en alguns(7) se segueixen utilitzant lesatmosferes per expressar lespressions parcials.

El fet de prendre com a expres-sió correcta de Kp l’equació 2 enlloc de l’equació 10, sumat a pen-sar que la pressió parcial d’ungas avui dia s’hagi d’expressarobligatòriament en unitats del

sistema internacional, pot portara l’error de calcular Kp expressantles pressions parcials dels gasosen l’equilibri en pascals. Si es fesaixí en el cas de l’exemple consi-derat anteriorment, atès que lespressions parcials dels reactius idels productes en equilibriexpressades en Pa són:

Aquesta gran diferència ésdeguda a la circumstància que, siles pressions parcials dels gasoss’expressen en pascals, de fets’estaria considerant de maneraimplícita que la pressió d’un gasen el seu estat estàndard seria 1Pa. Si bé això és possible (les con-dicions dels estats estàndard esdefineixen a voluntat), atès quela majoria de les reaccions tenenlloc a pressions properes a 1 atm,un estat estàndard amb unapressió tan petita no tindria capmena d’interès ni d’utilitat.

La relació entre les constantsd’equilibri

En els tres textos consultats, lesconstants d’equilibri Kc i Kp d’unareacció homogènia en fase gasosaes relacionen entre si mitjançantl’equació 8, on Δυ= c + d – a – b.

En la termodinàmica de l’equi-libri químic, l’escriptura correctade l’equació 8 és:

(equació 11),

on cθ i pθ representen, respectiva-ment, la concentració (1 mol dm-3)i la pressió del gas (1 bar o, anti-gament, 1 atm) en l’estat estàn-dard.

A primera vista, l’equació 11sembla força més complexa quela 8, si bé, en realitat, resultamolt fàcil de deduir quan es con-sidera l’escriptura correcta de lesconstants d’equilibri (equacions 9i 10). D’altra banda, aquesta dar-rera equació constitueix la mane-ra més còmoda i fiable de calcu-lar Kc a partir de Kp (o a l’inrevés),tant en el cas que es considerique la pressió del gas en l’estatestàndard és 1 atm (criteri antic)com 1 bar (criteri vigent de laIUPAC). Vegem-ho mitjançant unexemple basat en el problemaanterior.

Kp (constant adimensional) Kp (constant adimensional)

càlcul fet a partir de pressions en atm:

1,72·10–3

càlcul fet a partir de pressions en bar:

1,67·10–3

amb la qual cosa, el valor de ΔG0 calculat a partir de l’expressió ΔG0= –RT ln Kp, on Kp és una magnitud adimensional i R val 8,314 J K–1 mol–1, serà:

ΔGθ (pressió de l’estat estàndard = 1 atm) ΔGθ (pressió de l’estat estàndard = 1 bar)

31,8 kJ·mol–1 31,9 kJ·mol–1

Cal observar que, atès que Kp és una

magnitud adimensional, les unitats de

ΔGθ tan sols són condicionades per les

unitats de la constant R, que, d’altra

banda, seran les pròpies del sistema

internacional (R = 8,314 J·K–1 mol–1).

D’altra banda, el fet de considerar Kp

amb unitats, a part de ser incorrecte,

complicaria enormement la identitat

de dimensions en l’equació ΔGθ = –RT

ln Kp.

CO H2 CH3OH

Pressió parcial en l’equilibri / atm 59,0 19,7 39,4

Pressió parcial en l’equilibri / Pa 6,0 x 106 2,0 x 106 4,0 x 106

el valor numèric obtingut per a la constant Kp seria 1,7 x 10–13:

notòriament més petit que els valors de 1,72 x 10–3 o 1,67 x 10–3 calcu-lats amb anterioritat.

_ _q Q_ q g

Breu recapitulació i algunes propostes finals

1. Pel que fa a la manera d’in-troduir en el batxillerat lesexpressions de les constants d’e-quilibri, seria aconsellable queaixò sempre es fes considerant elcomportament experimental delssistemes en equilibri químic (figu-res 1 i 2) i no es pretengués deduiraquesta dada, de manera incor-recta, a partir de la igualació deles expressions de les velocitats.

2. Pel que fa a les unitats de lesconstants d’equilibri, el professo-rat de batxillerat hauria de valo-rar la conveniència d’indicar que,en realitat, són adimensionals (2,3, 8). Això es podria fer presen-tant, a títol informatiu, l’expres-sió termodinàmica real de lesconstants (equacions 9 i 10).Aquest fet, sempre i quan lespressions parcials s’expressessin

en atm o bar, no suposaria capinconvenient perquè els estu-diants poguessin seguir treba-llant, com ara fan, amb les equa-cions habituals (equacions 1 i 2),en les quals no apareixen les con-centracions o les pressions del’estat estàndard, per bé que evi-taria que les pressions parcialsdels gasos en l’equilibri, com arapassa en alguns casos, s’expres-sessin en Pa i es poguessin obte-nir diferents valors per a la Kp

d’una mateixa reacció a unamateixa temperatura en funcióde les unitats de pressió ques’haguessin utilitzat.

3. Pel que fa a les unitats de lespressions parcials dels gasos enl’equilibri, atès que, tal com s’haposat de manifest en l’exempleresolt, no hi ha cap gran diferèn-cia entre els resultats quan esconsidera que la pressió de l’estatés una atmosfera o un bar, proba-blement no seria necessariexpressar-les en bar i es podriacontinuar treballant, com ara esfa en la majoria de textos de quí-mica del batxillerat, en atm, perbé que mai en Pa. D’aquestamanera, es podria seguir utilit-zant l’equació 8 amb R = 0,0821atm·L·K–1·mol–1 per relacionar lesconstants Kp i Kc.

4. Finalment, pel que fa a lacàrrega conceptual, és evidentque el batxillerat d’avui dia con-sidera un tractament de la ter-modinàmica i de l’equilibri quí-mic força més extens i amb unacàrrega conceptual més gran queel que rebia quan l’autor d’aquestarticle era estudiant. Això potportar al fet que, davant la difi-cultat d’entendre prou bé el queveritablement representen lesmagnituds i les constants termo-dinàmiques introduïdes, elsalumnes acabin adoptant unaactitud memorística que els portia fer-les servir d’una maneramecànica sense comprendre’ngaire bé la utilitat. En aquestescenari, a més, pot succeir quel’alumnat tampoc no acabi d’as-solir completament alguns delsobjectius docents principals rela-cionats amb el tractament delssistemes químics en equilibri,com ara: 4.1. Consolidar la cor-recta formulació i nomenclaturadels compostos químics; 4.2.Saber portar a terme de maneraidònia els càlculs estequiomètricsassociats a qualsevol reacció quí-mica; 4.3. Saber aplicar correcta-ment l’equació del gas ideal i cal-

Con

cep

tes

i m

odel

s q

uím

ics

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

15

Enunciat basat en l’exercici de les PAU 2006A 600 K, quan la IUPAC considerava que la pressió de l’estat estàn-

dard d’un gas era 1 atm, el valor de la constant Kp de la reaccióCO(g) + 2H2(g) � CH3OH(g) era 1,72·10–3. Calculeu la Kc d’aquesta reacció,tant en el cas que la pressió de l’estat estàndard sigui 1 atm com 1 bar.

Solució:Sigui quina sigui la pressió del gas en l’estat estàndard, la concentra-

ció cθ sempre val 1 mol·L–1. Aquesta manera d’expressar la concentració(molaritats) porta, per conveniència, a expressar la constant dels gasosde la forma tradicional (R = 0,0821 atm·L·K–1·mol–1) i, d’aquesta manera,per calcular Kc en cas de considerar pθ = 1atm, faríem:

d’on obtindríem Kc = 4,17.Per calcular la Kc quan pθ = 1 bar, calcularíem el valor de Kp per a

aquest estat estàndard (Kp (1 bar) = Kp (1 atm)·0,986922) i expressaríem lapressió d’1 bar en atm (1 bar = 0,98692 atm).

d’on obtindríem Kc = 4,16.En aquells textos de batxillerat i de química general (7) on les pres-

sions parcials dels gasos en equilibri s’expressen en atm, l’aplicació del’equació 8 no suposa cap problema i, usant R = 0,0821 atm·L·K–1·mol–1,Kc es pot calcular d’una manera fàcil i correcta a partir de Kp. Una situa-ció ben diferent succeeix quan, incorrectament, es recomana expressarles pressions parcials dels gasos en equilibri en pascals.

seria aconsellableintroduir les expressionsde les constantsd’equilibri considerantel comportamentexperimental delssistemes en equilibriquímic

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

16

cular a partir d’ella la concentra-ció o la pressió parcial de cadas-cun dels components gasososd’una mescla en equilibri; 4.4.Entendre el significat d’una cons-tant d’equilibri; 4.5. Saber establirl’expressió de Kp i Kc i calcularcorrectament els valors d’aques-tes constants, i 4.6. Saber predirels efectes que provoca un escal-fament, un refredament, un canvien la concentració o la pressióparcial d’algun dels components,o un canvi en la pressió total ouna variació del volum sobrequalsevol sistema que es trobi enequilibri químic.

Referències bibliogràfiques1. BABOR, J. A.; IBARZ, J. (1965). 7a

ed. Barcelona: Marín.Aquest text no necessita pre-

sentació. Bona part del professo-rat que avui dia fa docència de laquímica a la universitat o alscentres de batxillerat el va utilit-zar quan estudiava química gene-ral. En aquesta obra, les cons-tants d’equilibri s’hi expressavenen unitats i es feia servir la reac-ció I2(g) + H2(g) � 2HI(g), un delssistemes on els ordres parcials dereacció coincideixen amb elscoeficients estequiomètrics, perdeduir incorrectament l’expressiógeneral de la constant d’equilibriKc d’una reacció a partir de crite-ris cinètics.

Aquesta referència, que haquedat desfasada amb el pas deltemps, constitueix un bon exem-ple de llibre que, tot i que incor-pora algunes incorreccions oinconveniències, ha tingut unpaper molt important en la for-mació de diferents promocions dequímics. En aquest sentit, l’autord’aquest article vol afegir-hi que,si bé en alguns dels llibres de bat-xillerat consultats a l’hora d’es-criure aquest article, també s’hihan pogut detectar alguns errorso inconveniències, la vàlua d’a-

quests textos es troba també forade qualsevol discussió.2. LEVINE, I. N. (2004). Fisicoquímica.

5a ed. Madrid: McGraw-Hill.Interamericana de España.

3. ATKINS, P.; DE PAULA, J. (2005).Chemistry. 4a ed. Nova York:Oxford University Press. Les referències 2 i 3 constituei-

xen dues de les obres més reco-negudes en la docència universi-tària de la química física. 4. IUPAC (2004). Magnituds, unitats

i símbols en química física.Barcelona: Institut d’EstudisCatalans. Secció de Ciències iTecnologia. [Versió catalana acura de Josep M. Costa]En aquesta obra, s’hi adapten

al català les recomanacions de laIUPAC en matèria de noms, sím-bols i unitats de les magnitudsfisicoquímiques més comunes enquímica. Es complementa i s’am-plia amb: 5. IUPAC (2007). Compendi de

nomenclatura de química analítica.Regles definitives de 1997. 3volums. Barcelona: Institutd’Estudis Catalans. Secció deCiències i Tecnologia. [Versiócatalana a cura d’ElisabethBosch i Salvador Alegret]

6. FREEMAN, R. D. (1985). J. Chem.Educ., núm. 62, p. 681-686.En aquest article, s’hi es pot

comprovar que els valors de lesmagnituds termodinàmiquesprincipals pràcticament no varienquan la pressió de l’estat estàn-dard passa a considerar-se 1 baren lloc d’1 atm (criteri de laIUPAC anterior a 1982).7. CHANG, R. (2007). Química.

Mèxic: McGraw-Hill.Interamericana.

8. ATKINS, P.; JONES, L. (2006).Principios de química. BuenosAires: Médica Panamericana. Les referències 7 i 8 constituei-

xen dues de les més recents i relle-vants aportacions en l’àmbit de ladocència de la química general.

A la referència 7, encara s’hicontempla que la pressió de l’es-tat estàndard és 1 atm i, peraquesta raó, les pressions par-cials dels gasos en equilibri quí-mic s’hi segueixen expressant enatm. No s’hi consideren les equa-cions termodinàmiques de lesconstants d’equilibri i s’hi treba-lla amb les que tradicionalments’han fet servir en el batxillerat.S’hi relaciona Kp amb Kc, conside-rant R = 0,0821 atm·L·K–1·mol–1.

A la referència 8, ja s’hi consi-dera que la pressió de l’estatestàndard és 1 bar i, en conse-qüència, les pressions parcialsdels gasos en equilibri químic s’hiexpressen en bar. S’hi fan servirles expressions termodinàmiquesde les constants d’equilibri, si bé,tal com es proposa en aquestarticle, s’acaba treballant amb lesque convencionalment apareixenen els llibres de batxillerat. S’hirelaciona Kp amb Kc considerantR = 0,083145 bar·L·K–1·mol–1.

Francesc A. Centellas i Masuet.

Professor titular de Química Física a

la Facultat de Química de la

Universitat de Barcelona.

Desenvolupa la seva recerca al

Laboratori de Ciència i Tecnologia

Electroquímica dels Materials i del

Medi Ambient (LCTEM), on s’estudia

el tractament de contaminats emer-

gents en aigües mitjançant processos

d’oxidació

química i electroquímica avançada.

facentellas@ub.edu

_ _q Q_ q g

Per què s’introdueix el conceptede competència en el món del’ensenyament?

Al llarg dels darrers anys, s’hainiciat una reflexió en profundi-dat, en el marc de la UE, sobre elssabers que s’han de promouredes de l’escola, perquè els canvis

en la societat demanen canvistambé en els objectius d’aprenen-tatge. No són idees totalmentnoves en l’àmbit de la recerca i lainnovació en el camp de la didàc-tica de les ciències, però sí que ésnou que es passin als currícu-lums oficials.

Els grans arguments per intro-duir-los-hi són tres:

— Viure en una societat demo-cràtica exigeix ciutadans prepa-rats per participar en les deci-sions que es prenen col·lectiva-ment. És a dir, ciutadans quesàpiguen argumentar les opi-

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 1

7- 2

3

17

Treballant les competències a la classe de QuímicaDeveloping competencies within the Chemistry class

Begoña Oliveras / IES Dr. Puigvert, BarcelonaNeus Sanmartí / Departament de Didàctica de les Ciències i la Matemàtica, Universitat Autònoma deBarcelona

resum

En els darrers anys, el concepte de competència ha començat a formar part del vocabulari delsensenyants: competències bàsiques, proves de competències, currículum per competències. Però, quèens aporta aquest concepte en l’ensenyament de la química? En quin sentit reorienta algunsaspectes de la nostra pràctica com a professors? El present article busca donar resposta aaquestes preguntes a partir de l’anàlisi d’una activitat realitzada en una classe de químicade quart d’ESO.

paraules clauensenyament de la química, secundària, competències, lectura crítica, argumentació

abstract

Over the last few years, the term “competence” has began to be used within the teacher’svocabulary: “basic competences”, “competence tests” and “competence based curriculums”.But, what do these terms give to Chemistry learning? How does the term competencechange the role of the teacher? The aim of this paper is to answer these questions throughthe analysis of an activity done in the context of 4th ESO chemistry classroom.

key wordsChemistry learning acquisition, high schools, competence, critical reading, discussions.

DO

I: 1

0.24

36/2

0.20

03.0

2.3

htt

p:/

/scq

.iec.

cat/

scq

/in

dex

.htm

l

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

18

nions de manera fonamentada,que les expressin de manera queels altres les entenguin. Queescoltin i siguin capaços de deba-tre i negociar punts de vista, quesàpiguen utilitzar les emocionspositivament i, molt especial-ment, que actuïn de maneracoherent.

— Les necessitats actuals delmón laboral exigeixen personescapaces de «canviar de feina». Lesinnovacions tecnològiques nopermeten pensar en una profes-sió o en un ofici per a tota lavida. Això demana ser capaç d’a-prendre constantment, de treba-llar amb altres persones formantequips amb elles, de tenir iniciati-va, de saber afrontar la resolucióde problemes complexos i impre-visibles, etc.

— Finalment, el desenvolupa-ment d’Internet fa que la infor-mació sigui a l’abast de tothom ique la funció de l’escola no siguitant la de transmetre-la, la infor-mació, com de comprendre-la iutilitzar-la amb saviesa.Comporta que l’alumnat constru-eixi coneixements, cosa diferentde recordar informacions que pottrobar fàcilment a la xarxa. És adir, que sigui capaç de trobar lainformació i de fer una lecturacrítica i significativa de l’allau dedades, opinions i arguments queli arriben. No en va, Emilio Lamode Espinosa deia, en el marc delFòrum de les Cultures deBarcelona 2004: «¿Dónde está lasabiduría que hemos perdido conel conocimiento? ¿Y dónde estáel conocimiento que hemos per-dido con la información?»

Sovint, pensem que els canvisen el camp educatiu són única-ment variacions de noms, peròque res no s’hi modifica (i, fins itot, que el passat era millor queel present). Tanmateix, caldriapreguntar-nos si té sentit enseny-ar com si el món no estigués evo-lucionant. O pensar que els can-

vis que cal implantar només esrefereixen a l’ús d’instrumentstecnològics nous, i no pas almateix contingut de l’ensenya-ment. És cert que, abans no esconsolidi una innovació, ja n’hiha d’altres en marxa, però el mónno es para perquè l’escola vagi apoc a poc. Només com a exemple,cal recordar que, quan es va dis-senyar la LOGSE, Internet era ales beceroles i els webs encarahavien de néixer.

Què s’entén per competènciacientífica?

La competència científica es defi-neix com «la capacitat d’utilitzarel coneixement científic per iden-tificar preguntes i obtenir conclu-sions a partir d’evidències, ambla finalitat de comprendre i aju-dar a prendre decisions sobre elmón natural i els canvis que l’ac-tivitat humana hi produeix»(OCDE, 2000). Per tant, comportadisposar de coneixements, peròno tant amb la finalitat de repe-tir-los, sinó de saber-los utilitzarper actuar (Sanmartí, 2003).

L’anàlisi de les preguntes d’ava-luació plantejades en el marc delprojecte PISA (OCDE, 2000, 2003,2006) mostra que l’assoliment dela competència científica reque-reix un treball fortament interre-

lacionat amb el desenvolupamentd’altres competències: la comuni-cativa (en l’ús de tot tipus dellenguatges), la digital, la mate-màtica, la d’aprendre a aprendre,la d’autonomia i iniciativa, i lasocial i ciutadana. Si els nostresalumnes continuen dient que,com que són a la classe de quí-mica, no és important la maneracom escriuen o reflexionar sobreels valors associats a una actua-ció determinada, voldrà dir que laseva visió d’aprendre és ben llunydel que avui demana la societat.

La idea de competència ja faanys que forma part del currícu-lum de formació professional,però la definició d’aquesta parau-la també ha canviat, tal commostra la taula 1.

Factor Visió antiga Visió actual

Responsabilitat Bona conducta, disciplina Iniciativa

Expertesa Fonamentada en l’experiènciaFonamentada en la resolució

de problemes

Interdependència Seqüencial Sistèmica

Formació Una vegada i per sempre Contínua

Aprenentatge Passiu, rebreResponsabilitat,

autoaprenentatge

L’assoliment de lacompetència científicarequereix un treballfortament interrelacionatamb el desenvolupamentd’altres competències: lacomunicativa, la digital,la matemàtica, lad’apendre a apendre, lad’autonomia i iniciativa, ila social i ciutadana

Canvis en el concepte de competència derivats de les TIC i de les noves formes

d’organització del treball

Font: Training and learning for competence, EU, 2002.

_ _q Q_ q g

El nou concepte de competènciarequereix identificar bé els conei-xements que els nois i les noieshaurien de ser capaços d’abstreu-re per poder-los aplicar a l’anàliside situacions i problemes bendiversos i complexos; gestionar laclasse per estimular interaccionsentre els alumnes que els possibi-liti aprendre els uns dels altres itreballar en equip; planificar comaprendran a trobar la informació,a llegir-la críticament i a escriurede manera argumentada; plante-jar activitats perquè es facin pre-guntes rellevants i sàpiguen compoden trobar evidències que con-firmin les seves prediccions o noi, molt especialment, ajudar-los aser capaços d’autoregular el propiprocés d’aprenentatge.

És una de les primeres vegadesque un canvi curricular s’introdu-eix de manera explícita a tots elsnivells de l’ensenyament. Tambéels estudis universitaris s’estanredefinint en funció del desenvo-lupament de competències i, pertant, ben segur que les innova-cions que hi hagi es reflectiran enla selectivitat. Per tant, tot i quecal tenir en compte que els can-vis reals en el camp educatiu sónmolt lents, és evident que enstrobem en un procés que afectatots els que ens dediquem a pro-moure, en les noves generacions,aprenentatges que els han de serútils en la seva vida personal iprofessional.

Exemple d’una activitat orienta-da al desenvolupament de com-petències

El treball que es descriu a con-tinuació, es va generar en el marcdel grup de recerca LIEC (Llenguai Ensenyament de les Ciències),de la UAB, que agrupa professoratde secundària i universitari. Enaquests moments, el treball delgrup se centra a esbrinar com éspossible promoure la lectura crí-tica de textos de contingut cientí-fic de fonts diverses, i a analitzar

com aquesta lectura afavoreixl’aprenentatge científic (Márquezi Prat, 2005; Márquez i altres,2005; Sardà i altres, 2006;Márquez i altres, 2007; Marbà ialtres, 2008).

L’activitat descrita va ser apli-cada a dues classes de quartd’ESO de dos instituts d’ensenya-ment secundari: l’IES DoctorPuigvert, de Barcelona (barri deSant Andreu), i l’IES Joan Puig iFerreter, de la Selva del Camp (elBaix Camp), el desembre de 2007.Al primer centre, el treball es vafer pràcticament tot a l’aula i vaocupar quatre hores de classe. Alsegon, es va fer en dues hores alcentre i la resta l’alumnat va tre-ballar a casa.

a) Punt de partidaEn les setmanes anteriors, s’ha-

via estat treballant el concepted’enllaç químic i la relació entreles propietats dels materials i elsdiferents tipus d’enllaç. L’activitates va plantejar per tal que l’a-lumnat apliqués els coneixe-ments apresos a l’anàlisi d’unarticle periodístic titulat «Grafitisa prueba de bomba» (LaVanguardia, 10 de setembre de2007). Aquest text es pot trobar aInternet i fa referència al proble-ma d’eliminar els grafits dibui-xats sobre vidre.

L’objectiu que ens vàrem pro-posar van ser promoure el desen-volupament de la capacitat del’alumnat per:

1. Aplicar el coneixement queels nois i les noies havien comen-çat a adquirir sobre les propietatsdels materials i l’enllaç químic al’anàlisi d’un problema real i lacerca de solucions.

2. Llegir un article periodísticcríticament i interessar-se pelcontingut (Cassany, 2006).

3. Trobar informació a Internetper resoldre un problema identifi-cant el coneixement teòric queguia la recerca.

4. Escriure un text argumenta-tiu fonamentant-ne les raons(Sardá i Sanmartí, 2000).

5. Treballar en grup, cooperati-vament (Ibáñez, 2003).

L’activitat, la van realitzar engrups de quatre estudiants, demanera que sempre es proposavafer una primera reflexió individu-al sobre el tema per, posterior-ment, discutir-la en grup.

La primera part de l’activitat vaconsistir a llegir el títol i les imat-ges de l’article i respondre lespreguntes següents del quadre 1.

La finalitat d’aquesta primerapart era que es fessin una prime-ra representació del contingut del’article i dels motius pels qualsen fèiem la lectura en el marc dela classe de química.

Les respostes mostren que hiha diferents representacionssobre el seu contingut, des d’a-quells que creuen que es refereixa les persones que embruten lesparets o als «compostos químics»dels grafits, fins als que el rela-cionen amb la dificultat d’esbor-

Inn

ovac

ió a

l’a

ula

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

19

material per a l’alumne

Per començar…

1. Qui és l’autor de l’article?En quin diari s’ha publicat?

2. Fixeu-vos en el títol i en lesimatges i intenteu imagi-nar de què tracta la notí-cia. Escriviu breument lavostra idea.

3. A qui creus que va dirigitl’article?

4. Per què creieu que us pro-poso llegir i discutir el con-tingut d’aquest article a laclasse de Química?

Quadre 1: Activitat “Grafitis aprova de bomba”. Introducció

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

20

rar-los. La majoria també pensaque l’article va dirigit alsgrafiters.

b) Lectura de l’articleLa lectura es va dividir en set

parts i es va fer en funció delsaspectes sobre els quals tractavael text (problema plantejat, difi-cultat de neteja, solucions, san-cions als grafiters...). Després dellegir-ne cada part, el grup haviade posar en comú quina creiaque n’era la idea principal.

Els alumnes van llegir l’articleamb interès, fins i tot ho van feraquells que habitualment es dis-treuen amb facilitat.

A continuació, van respondreindividualment les preguntes delquadre 2.

La majoria concreta que el pro-blema sobre el qual tracta l’arti-cle és la dificultat que hi ha peresborrar els grafits a causa delsàcids utilitzats per dibuixar-los.D’altres alumnes també parlende les dificultats per esborrar-los,sense relacionar-les amb els com-postos químics utilitzats per fer-los, i tres alumnes continuen cre-ient que el tema és que «hi hamoltes pintades a la ciutat».

Les opinions expressades sobreels grafits mostren que, excepteen un cas, tots creuen que, o béno se n’haurien de fer, o bénomés haurien d’estar permesosen segons quins llocs i segons lestemàtiques del dibuix.

A partir del treball realitzat, esva fer una posada en comú, demanera que se’n poguessin argu-mentar els diferents punts devista.

c) Plantejament i resolució del pro-blema

Posteriorment, se’ls va dema-nar que actuessin com a cientí-fics i que, en grup, es planteges-sin com es podria solucionar elproblema i valoressin si l’autor del’article en donava una informa-ció correcta des del punt de vistacientífic. Les qüestions planteja-des van ser les reproduïdes alquadre 3.

En general, l’alumnat pensa enels grafits sobre vidre com si estractés de pintures i, per tant,creu que el problema es potresoldre trobant un compost quedissolgui aquestes «pintades». Elsnois i noies també considerenque l’autor té un bon coneixe-ment científic.

Pensen que han de buscarinformació sobre tipus de vidre,components de les pintures i dis-solvents. El llenguatge, en gene-ral, és molt imprecís. Per exem-ple: «Trobar algun element quí-mic que faci reacció per dissol-dre’ls».

Com que les propostes que vansorgir per resoldre el problemaeren poc concretes, es va donar lapauta que recull el quadre 4.

material per a l’alumne

Llegim l’article

1. Quin és el problema queplanteja l’autor en aquestarticle?

2. Per què creus que l’autor elva escriure?

3. Et sembla bé que hi hagigrafiters? Per què?

4. A l’autor, li sembla que hiha solució per a aquestproblema? Tu què en pen-ses. Justifica la resposta.

5. L’autor de l’article és pro-bablement un periodista.Creus que també és cientí-fic? Està interessat en laciència? Raona la teva res-posta.

Quadre 2. Activitat «Grafits aprova de bomba». Guia per a lalectura.

material per a l’alumne

Plantegem el problema i com elpodem resoldre

1. Imagineu-vos que sou cien-tífics i que us demanenque llegiu aquest article.Quin serà el problema queus plantejaríeu resoldre?

2. Com creieu que sap l’autorque el problema són elsàcids barrejats amb tinteso el quitrà? És simplementuna hipòtesi o té fonamentcientífic?

3. Per resoldre el problema,quins coneixements usfarien falta?

4. Quins passos seguiríeu perresoldre el problema?Quina informació busca-ríeu i on?

Quadre 3. Activitat «Grafits aprova de bomba». Formulació delproblema.

_ _q Q_ q g

El fet de pensar en les aplica-cions del vidre, va ajudar tots elsgrups a plantejar-se que haviende buscar informació a Internetsobre les propietats d’aquestasubstància, fins i tot n’hi va haverun que es va adonar que al labo-ratori utilitzàvem ampolles devidre per emmagatzemar elsàcids i, d’això, en va deduir queaquests no el podien atacar.

La resta de grups va entrar enconflicte quan els seus membresvan saber que el vidre és unmaterial inert i que aquesta pro-pietat tenia a veure amb la sevaestructura i amb l’enllaç entre lespartícules. Cada grup i, de fet,cada alumne va seguir el seupropi procés, però tots es vanqüestionar la validesa d’algunesafirmacions incloses a l’article.Van dubtar sobre si el problemaes podia deure al fet que hi havidres amb propietats diferents oque hi ha àcids que sí que ata-quen el vidre.

Per solucionar el dubte, es vanplantejar buscar informació a

Internet per saber si el problemarealment era degut als «àcidsbarrejats amb les tintes», tal comdeia l’article. Les paraules clauescollides pels diferents grups perbuscar informació van ser àcidssobre vidre, composició dels àcids,gravat del vidre i materials per gra-var vidre.

Després de la cerca d’informa-ció, tots els grups van concloureque l’àcid fluorhídric és l’únicque reacciona amb el vidre i que,per tant, l’autor de l’article nohauria d’haver parlat com si totsels àcids l’ataquessin. També vancreure que, de la informació quedonava, se’n podria deduir queels àcids utilitzats «pinten» elvidre, quan, de fet, hi reaccionen iper això no es poden esborrar uti-litzant dissolvents.

d) Comunicació dels resultatsPer finalitzar l’activitat, cada

alumne va escriure un text per al’autor de l’article. Disposavend’una pauta per preparar-ne l’ar-gumentació (quadre 5).

Inn

ovac

ió a

l’a

ula

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

21

material per a l’alumne

Solucionem el problema

Per resoldre el problemaplantejat, seguiu els passossegüents:

a) Escriviu totes les aplica-cions que conegueu delvidre.

b) A partir d’aquesta llista,intenteu deduir-ne les pro-pietats principals del vidre.

c) A partir dels vostres conei-xements de química, justifi-queu per què creieu que elvidre té aquestes propietats.

d) Una de les propietats delvidre és que es tractad’una substància inertaquímicament i per aixòs’utilitza per fabricar enva-sos de reactius químics,per exemple d’àcids. Si ésaixí, vol dir que l’autor dela notícia s’equivoca?Anoteu les paraules clauque creieu que us podenajudar per trobar, a Interneto en diversos llibres, infor-mació útil per argumentarla vostra opinió.

e) Finalment, escriviu indivi-dualment un text argu-mentant el vostre punt devista sobre el contingut del’article. (En una de lesclasses, el text que s’haviad’escriure va consistir en unacarta al director de LaVanguardia, on s’argumentavasobre la validesa d’algunes deles afirmacions fetes.)

Quadre 4. Activitat «Grafits aprova de bomba». Pauta per resol-dre el problema.

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

22

Un exemple de text —de nivellalt— escrit per una alumna vaser el següent:

material per a l’alumne

Pauta per preparar l’argumenta-ció del text

Passos per elaborar un textargumentatiu, en aquest casconcret, sobre el problema…………………………………………………………………………

- La meva idea és que…………………………………………………………………………

- Les meves raons són…………………………………………………………………………

- Convenceria algú que no emcreu amb…………………………………………………………………………

- L’evidència que donaria perconvèncer els altres…………………………………………………………………………

Amb totes dades, ara ja potsredactar un text argumenta-tiu per defensar la teva idea.

Quadre 5: Activitat «Grafits a

prova de bomba». Pauta per pre-

parar el text.

Actualment, els grafits es consideren una forma d’expressar-se, un tipusd’art del segle XXI. Em sembla correcte que grafiters pintin en parets legals,amb un permís de l’Ajuntament. El que no trobo correcte és que pintin enmobiliari urbà i així destrossin la imatge de la ciutat. Això s’ha convertit enun problema per a la brigada de neteja de pintades, però això no és tot. Desde fa poc temps, els grafiters mesclen les tintes amb uns àcids predetermi-nats, que fan que la pintada damunt d’un vidre no es pugui esborrar.

Després d’investigar les múltiples propietats i aplicacions del vidre, hemarribat a la conclusió que aquest resisteix l’atac de la majoria dels agentsquímics, menys l’àcid fluorhídric. Això significa que l’àcid que utilitzen elsgrafiters és aquest, ja que fa que la neteja del vidre no tingui solució.

Convenceria algú que no em creu amb un seguit de raons força convin-cents.

En primer lloc, parlarem de l’atac de l’àcid des del punt de vista químic. Enpintar amb la mescla de tinta i àcid fluorhídric en una làmina de vidre,aquest pren una textura rugosa i mat, la qual cosa dóna lloc a un vidretranslúcid, ja que aquest àcid és corrosiu. Això fa que no es pugui reutilitzarper a cap funció més, ni pel costat on no hi ha la pintada.

Una altra conseqüència són les despeses econòmiques que provoca, perquè,com que el vidre no es pot tornar a utilitzar, l’Ajuntament haurà de comprarmaterial nou i això ho paguem entre tots els habitants de la ciutat.

A més a més, aquest tipus d’àcid és bastant perillós si es posa en contacteamb la pell o amb els ulls, ja que es tracta d’una substància irritant, corrosi-va i tòxica.

En definitiva, no trobo gens correcte utilitzar aquests àcids per aconseguirque la pintada es quedi marcada, ja que té molts punts en contra.

Criteris d’avaluació Si R NoQuè aconsellaries permillorar-lo?

1. La idea o les idees que s’hi

defensen, són rellevants en rela-

ció amb el problema plantejat?

3. S’hi fa referència a totes les

idees possibles?

3. Les raons o els arguments expo-

sats, tenen fonament científic?

3. Tenen en compte els punts de

vista contraris?

4. Dóna evidències que convencin?

5. Està escrit d’una manera que

s’entengui?

Redactor/a: ......................................................................................................Avaluador/a: ....................................................................................................

Quadre 6: Activitat «Grafits a prova de bomba». Criteris per avaluar el text

i coregular-lo.

Com que ja era la darrera part del treball, no vam tenir prou tempsper fer l’activitat de coregulació (quadre 6), que segurament hauria aju-dat a millorar la qualitat dels textos escrits i a desenvolupar la capaci-tat d’autoregular-se.

_ _q Q_ q g

Una primera valoracióTot i que encara no hem fet cap

anàlisi aprofundida sobre elsresultats de l’activitat, hem pogutconstatar que l’alumnat té dificul-tats per identificar els coneixe-ments que necessita activar peranalitzar el problema. Cap estu-diant no es posa en el rol de cien-tífic i només quan s’orienta elsalumnes amb la guia del quadre5, comencen a pensar en les pro-pietats i en l’estructura del vidre.

Tanmateix, quan reconeixen queels seus coneixements els servei-xen per trobar informació útil i perfonamentar la seva opinió, alesho-res es motiven molt. En finalitzarl’activitat, demanen quan en faranuna altra de similar.

Aquesta activitat s’ha realitzaten el marc de les classes de quí-mica, però ben segur que s’hau-ria pogut plantejar de maneraconjunta amb les de llengua, peraprofundir més en la lectura il’escriptura del text; amb les deciències socials, per comprendrecom es paguen els serveis públicsa la nostra societat, i amb les detutoria, per contrastar i valorar laproliferació de grafits per la ciu-tat. Tanmateix, com que aquesttreball interdisciplinari és encaramolt difícil de realitzar als nos-tres IES, creiem que, tot i el tempsque comporta, no podem deixarde plantejar-lo, si volem promou-re el desenvolupament de lacompetència científica.

Referències bibliogràfiquesCASSANY, D. (2006). Rere les línies:

sobre la lectura contemporània.Barcelona: Empúries.

IBÁÑEZ, V. E. (2003). L’aprenentatgeen cooperació i el desenvolupamentd’habilitats socials com a mitjà perafavorir l’autoregulació dels apre-nentatges en ciències. Elaboraciód’eines i estratègies. [Memòria dela seva llicència. Document nopublicat]

MARBÀ, A.; MÁRQUEZ, C.; SANMARTÍ,N. (2008). «¿Qué implica leer enclase de ciencias? Reflexiones ypropuestas». Alambique. [Enpremsa]

MÁRQUEZ, C.; PRAT, A. (2005). «Leeren clase de ciencias». Enseñanzade las Ciencias, núm. 23 (3), p.431-440.

MÁRQUEZ, C.; SANMARTÍ, N.; PRAT, A.;SARDÀ, A.; CUSTODIO, E.; IZQUIERDO,M. (2005). «La formació delsalumnes com a ciutadans-lec-tors». Actes de VII Simposi sobrel’Ensenyament de les Ciències de laNaturalesa. Tortosa, p. 177-182

MÁRQUEZ, C.; PRAT, A.; MARBÀ, A.(2007). «A critical reading ofpress advertisement in thescience class». Actes del CongrésESERA 2007. Malmö University.

OCDE (2000). Mesuring studentknowledge and skills. The PISA2000. Assessment of Reading,Mathematical and ScientificInquiry. París: OECD Pub.Service.

— (2003). Marc conceptual per a l’a-valuació PISA 2003. Barcelona:Consell Superior d’Avaluaciódel Sistema Educatiu.Departament d’Educació.Generalitat de Catalunya.[Traducció de l’original enanglès]

— (2006). Marc conceptual per a l’a-valuació PISA 2006. ConsellSuperior d’Avaluació delSistema Educatiu. Departamentd’Educació. Generalitat deCatalunya. [Traducció de l’origi-nal en anglès]

SANMARTÍ, N. (2003). «Ensenyarciències a partir d’un currícu-lum fonamentat en el desenvo-lupament de competènciesbàsiques». Actes del Congrés deCompetències Bàsiques.Barcelona: Departamentd’Ensenyament.

SARDÀ, A.; MÁRQUEZ, C.; SANMARTÍ,N. (2006). «Cómo promover dis-tintos niveles de lectura de lostextos de ciencias». RevistaElectrónica de Enseñanza de lasCiencias, núm. 5 ( 2).

SARDÀ, A.; SANMARTÍ, N. (2000).«Ensenyar a argumentar científi-cament: un repte de les classesde ciències». Enseñanza de lasCiencias, núm. 18 (3), p. 405-422.

Neus Sanmartí Puig. Catedràtica de

Didàctica de les Ciències a la

Universitat Autònoma de Barcelona.

Doctora en Ciències Químiques

(Didàctica). Especialitzada en temes

relacionats amb el desenvolupament

curricular, l’avaluació formativa i el

llenguatge en relació a l’aprenentatge

científic. Neus.Sanmarti@uab.es

Begonya Oliveras Prat. Professora de

Física i Química secundària de l’IES

Doctor Puigvert. Llicenciada en

Ciències Químiques per la Universitat

Rovira i Virgili (Tarragona). Màster en

Didàctica de les Ciències i les

Matemàtiques per la UAB (2001). El

seu treball de recerca es va tractar en

l’habilitat cognitiva en el marc del

laboratori. bolivera@xtec.cat

Inn

ovac

ió a

l’a

ula

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

23

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 2

4- 2

9D

OI:

10.

2436

/20.

2003

.02.

4 h

ttp

://s

cq.ie

c.ca

t/sc

q/i

nd

ex.h

tml

24

Usando analogias com funçãocriativa: uma nova estratégiapara o ensino de químicaUsing analogies creatively: a new strategy for teaching chemistry

Rosária Justi / Departamento de Química & Programa de Pós-graduação em Educação, Universidad

Federal de Minas Gerais, Brasil.

Paula Cristina Cardoso Mendonça / Programa de Pós-graduação em Educação, Universidad

Federal de Minas Gerais, Brasil.

resumo

Nesse artigo é relatada uma experiência em sala de aula, com alunos de 15-16 anos, em que elesforam solicitados a criar analogias para explicar a formação de uma ligação química e criticá-las,observando todos os aspectos positivos e negativos das mesmas. Ao analisar as respostas dosalunos, a professora percebeu algumas dificuldades em relação à compreensão de aspectos rele-vantes sobre ligação química que não haviam sido identificados anteriormente. A partir daí, elapode intervir no ensino tentando discutir os aspectos centrais dessas dificuldades dos alunos.

palavras-chaveAnalogias, função criativa, ligação química.

resum

En aquest article es relata una experiencia d’aula amb alumnes de 15-16 anys, als quals es vademanar que creessin analogies per explicar la formació d’un enllaç químic i que les valores-sin, considerant-ne tots els aspectes positius i negatius. En analitzar les respostes dels alum-nes, la professora se’n va adonar d’algunes dificultats en la comprensió d’aspectes rellevantssobre l’enllaç químic, que no havien estat identificades anteriorment. Llavors, va poder modifi-car l’ensenyament, intentant discutir els aspectes centrals d’aquestes dificultats dels alumnes.

paraules clauAnalogies, funció creativa, enllaç químic.

abstract

In this paper, we present a teaching experience conducted with 15-16 years-old students.They were asked to produce analogies to explain the formation of a chemical bond and tocriticise them from the consideration of their positive and negative parts. By analysing thestudents’ answers, the teacher realised some of their difficulties in understanding chemicalbonds that had not been identified before. Therefore, she could change the teaching in anattempt to discuss the central aspects of the students’ difficulties.

key wordsAnalogies, creative function, chemical bond

_ _q Q_ q g

Analogias no ensino de ciências

Numa abordagem construtivis-ta, uma maneira de conceber aconstrução de conhecimentos éatravés do emprego de idéiasfamiliares a situações não fami-liares. Nesse sentido, analogiaspodem ser vistas como potenciaisrecursos didáticos, pois elas têmcomo função básica estabelecerum relacionamento entre simila-ridades de dois domínios, sendoque um dos domínios é familiarao estudante (domínio da analo-gia), enquanto o outro não lhe éfamiliar (domínio do alvo) (Curtis& Reigeluth, 1984).

As analogias são bastante utili-zadas no ensino de ciências. Elassão apresentadas aos alunospelos professores ou se encon-tram em livros didáticos apresen-tando função explicativa, isto é,apresentando uma explicaçãomais acessível ao aluno para algode difícil compreensão. Nessesentido, elas podem ser conside-radas como modelos de ensino, istoé, representações criadas com oobjetivo de ajudar os alunos aaprender aspectos do conteúdoensinado (Gilbert & Boulter,1995). As analogias visam atenderclaramente a esse fim, visto queelas podem favorecer a ocorrên-cia de um “trânsito” melhor entreos conceitos prévios e os concei-tos desconhecidos, o que podelevar o indivíduo a reestruturarsuas informações, formar umnovo esquema ou acrescentarnovas informações às existentes.

Uma das conclusões maisrecorrentes das pesquisas sobreutilização de analogias é a de queelas apresentam vantagens e des-vantagens, principalmentedependendo da maneira comosão utilizadas. As principais des-vantagens, segundo a literatura(Glynn et al., 1989; Duit, 1991;

Orgill & Bodner, 2004), se relacio-nam:

• Ao fato de poderem trazeruma informação irrelevante aoaluno, resultando em o mesmocontinuar a não compreender odomínio-alvo. Por exemplo,Souza, Justi e Ferreira (2006), aoinvestigarem a compreensão dealunos do ensino médio sobreanalogias utilizadas no ensinodos modelos atômicos, constata-ram que muitos alunos nãoentendem a analogia do modelode Thomson com o pudim depassas porque esse alvo não exis-te na realidade deles.

• À existência de domínios aná-logos que não sejam realmentefamiliares ao aluno ou que nãoexistam na realidade. Mendonça,Justi e Ferreira (2005) ao investiga-rem analogias utilizadas em livrosdidáticos em relação ao temaequilíbrio químico perceberamque, muitas vezes, os autores utili-zam domínios análogos que sãoimaginários, que acarretam pro-blemas de compreensão dos alu-nos. Isso porque para o alunoentender o domínio análogo eletem que abstrair, o que pode difi-cultar o relacionamento entre osdomínios, por haver mais açõesmentais envolvidas. Por exemplo,

em uma das analogias investiga-das, os autores de livros didáticosapresentaram um desenho de doisrecipientes conectados (semelhan-te a vasos comunicantes) desem-penhando o papel de um aquáriocontendo peixes (algo que nãocorresponde a um aquário real),com a intenção de explicar o des-locamento do equilíbrio químico.Além de trazer uma situaçãoirreal ao aluno, essa analogiatende a induzi-lo a desenvolverconceitos errados sobre equilíbrioquímico como a existência de rea-gentes e produtos em comparti-mentos separados.

• Ao fato de alunos recorreremao uso de analogias de formamecânica, isto é, utilizando-ascomo sendo os próprios concei-tos. Carvalho e Justi (2005), aoinvestigarem como os alunos doensino médio entendem a analo-gia do ‘mar de elétrons’, consta-taram que os mesmos a utilizamcomo sendo o próprio conceito deligação metálica. Isto ocorrequando o professor enfatiza ape-nas o domínio análogo e nãoexplora o seu relacionamentocom o conceito científico.

Para que as analogias possamcontribuir para a aprendizagem éimportante o professor levar emconsideração que (i) seu usotorna-se recomendado quando odomínio alvo é difícil de ser com-preendido e/ou visualizado pelosalunos1 e (ii) as relações entre osdois domínios devem ser facil-mente compreendidas pelos alu-nos. Além disso, elas devem serclaras, simples e fáceis de seremlembradas.

As analogias podem desempe-nhar duas funções. Uma delas é afunção explicativa, já discutidaanteriormente. A outra função éa criativa. Nesse caso, a analogia“estimula a solução de problemasexistentes, a identificação de

Rec

erca

en

did

àcti

ca d

e la

qu

ímic

aEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

25

As analogias podemfavorecer a ocorrência deum “trânsito” melhorentre os conceitosprévios e os conceitosdesconhecidos, o quepode levar o indivíduo areestruturar suasinformações, formar umnovo esquema ouacrescentar novasinformações àsexistentes

1. Algo definido tanto a partir de pesquisas sobre concepções alternativas de estudantes quanto da prática de sala de aula.

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

26

novos problemas e a elaboraçãode novas hipóteses” (Glynn et al,1989, p.383).

O uso de analogias desempe-nhando função criativa é algomuito mais raro no ensino.Algumas pesquisas (Wong, 1993;Kaufman, et al, 1996; Pittman,1998; Oliva, 2004) relatam quequando os alunos têm oportuni-dade de criar uma analogia, elespodem usar e/ou desenvolver suacriatividade e sua habilidade degerar conexões novas e inusita-das entre dois domínios. Quandoo aluno é convidado a analisarsua criação, ele poderá tambémdesenvolver sua capacidade críti-ca. Além disso, a criação de ana-logias pelos alunos propicia aoprofessor um contexto diferentepara perceber as concepçõesalternativas e/ou dificuldades deaprendizagem dos alunos. Portudo isso, acreditamos que a uti-lização de analogias com funçãocriativa pode fundamentar boasestratégias de ensino.

Uma nova perspectiva no ensino

Nesse artigo, relatamos umaexperiência vivida em sala deaula a partir da utilização deuma estratégia de ensino funda-mentada na elaboração de analo-gias pelos próprios alunos.

Dentre os temas químicos que,em geral, os alunos apresentamdificuldades de aprendizagem,optamos por trabalhar com liga-ções químicas. Tal opção foi feitatambém porque, em geral, oslivros didáticos não apresentammuitas analogias para esse tema.Assim, as idéias expressas pelosalunos não seriam “contamina-das” por algo que eles tivessemapenas lido nos livros e não cor-respondesse à sua real com-preensão sobre o tema. Alémdisso, a professora não havia uti-lizado analogias durante o ensinode ligação química.

Os acontecimentos relatados ecomentados neste artigo aconte-ceram em duas turmas (totali-zando 46 alunos) do 2º ano doEnsino Médio (15-16 anos) deuma escola pública federal deBelo Horizonte, Brasil. Esses alu-nos já haviam estudado ligaçõesiônica e covalente e estavamestudando ligação metálica. Umadas autoras deste artigo era aprofessora dessas turmas. A pro-fessora achou pertinente utilizaressa atividade para suas turmaspor acreditar na relevância dautilização de analogias no ensinoe porque naquela escola o ensinoera centrado nos alunos, isto é,eles eram convidados a utilizarseus conhecimentos prévios paraexplicar as propriedades dassubstâncias na proposição demodelos, havendo espaço paradiscussão entre eles e com a pro-fessora. Ao propor a atividadepara os alunos, a professora tinhacomo objetivos: caracterizar osconhecimentos dos alunos sobreligação química identificando,particularmente, possíveis con-cepções alternativas sobre o temae favorecer a ocorrência de umasituação em que os alunos deve-riam analisar criticamente suaspróprias idéias.

Neste artigo, pretendemos rela-tar a experiência vivida nessasduas turmas, a fim de que profes-sores possam entender o signifi-cado e a validade de se utilizaranalogias com a função criativaem sala de aula.

Criando analogias para ligaçãoquímica

No início da primeira atividade(ocorrida numa aula com duraçãode 100 minutos), a professora rea-lizou uma discussão com os alu-nos sobre o que seria uma analo-gia, exemplificando com duasanalogias bem conhecidas: a doátomo de Bohr com o sistemasolar e a da unidade mol com aunidade dúzia (cujos domínios jáhaviam sido estudados pelos alu-nos). Visando certificar-se de queos alunos entendiam o significadode analogia, eles foram solicitadosa citar as características compa-ráveis entre um domínio e outrode cada uma das analogias, assimcomo suas limitações.

No segundo momento, a profes-sora solicitou que os alunos seorganizassem em duplas, pararealizar uma atividade na qualeles mesmos elaborariam umaanalogia. A proposta de realizar aatividade em duplas teve comoobjetivo o incentivo recíprocoentre os pares, especialmentepara fazer aflorar a criatividade,tendo em vista a considerávelexigência cognitiva requeridanaquela situação.

Em seguida, a professora entre-gou o roteiro da atividade e fezuma leitura breve de cada ques-tão com a turma a fim de garan-

A criação de analogiaspelos alunos propicia aoprofessor um contextodiferente para perceberas concepçõesalternativas e/oudificuldades deaprendizagem dosalunos

Objetivos: caracterizar osconhecimentos dosalunos sobre ligaçãoquímica identificando,particularmente,possíveis concepçõesalternativas sobre o temae favorecer a ocorrênciade uma situação em queos alunos deveriamanalisar criticamentesuas próprias idéias.

_ _q Q_ q g

tir que os alunos entendessem assolicitações feitas. A partir daí,ela não mais interferiu na reali-zação da atividade.

Nesse sentido, as questões 4 e 5favoreciam um exame mais deta-lhado de todos os aspectos positi-vos e negativos da analogia ela-borada. Elas foram acrescentadasna atividade exatamente porqueacreditamos que este é um pré-requisito importante para queuma analogia possa desempe-nhar um papel efetivo na apren-dizagem. Esperávamos que essasquestões ajudassem os alunos aperceber mais nitidamente arelação entre alvo e análogo,refletindo sobre um aspecto aoqual nem sempre os professorese os livros didáticos atribuemdevida atenção: a discussão deaspectos do análogo que expli-cam bem aspectos do alvo e deaspectos do alvo que não sãoexplicados pelo análogo ou,ainda, de outros aspectos quenão apresentam semelhançanenhuma entre esses dois domí-nios. A análise específica dosdados obtidos nessa atividadefoge ao escopo deste artigo e estáapresentada em outro artigo(Mendonça, Justi & Mendes, 2006)que deve ser consultado casohaja interesse numa descriçãomais detalhada das analogiaselaboradas pelos alunos.

Durante a execução da ativida-de, alguns alunos mostraram terdificuldade em realizá-la,enquanto outros gostaram dodesafio desde o início. No geral,todos os alunos se mostraraminteressados e também surpresoscom esse tipo de atividade.

Analisando as analogias eações da professora

Através da análise das respos-tas em aula 1, a professora iden-tificou alguns aspectos muitoimportantes, relacionados:

ao entendimento dos alunossobre ligação química. Foi possí-vel perceber as idéias que os alu-nos apresentavam sobre comouma ligação é formada (incluindoaspectos relativos a forças deatração e repulsão, estabilidade eenergia) e também sobre as rela-ções entre as propriedades dassubstâncias e o tipo de ligaçãoquímica2; às concepções inade-quadas que os alunos apresenta-vam sobre o tema. Alguns alunosfizeram confusão entre ligação einteração intermolecular e entremolécula e átomo ao mesmotempo3. Além disso, apesar de oensino ter ocorrido da mesmamaneira nas duas turmas,

Rec

erca

en

did

àcti

ca d

e la

qu

ímic

aEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

27

2. Apesar de aos alunos terem sido solicitados a elaborar uma analogia sobre como se dá estabelecimento de uma ligaçãoquímica em geral, alguns focaram suas analogias em um tipo de ligação em específico, enfatizando relações entre esse tipode ligação e as propriedades das substâncias formadas por tal tipo de ligação.3. Nesse caso, os alunos relacionaram as forças de atração entre pólos opostos de um imã com as forças de atração entrecátions e ânions na ligação iônica. O mais adequado seria que eles tivessem pensado no imã como sendo a própria moléculapolar e nas atrações entre os pólos dos vários imãs como interações entre as várias moléculas.

Atividade aula 1

A atividade em aula 1 consta-va de seis questões. A primei-ra delas solicitava que os alu-nos elaborassem uma analo-gia para ajudar um colega aentender como uma ligaçãoquímica acontece. Em segui-da, eles deveriam explicardetalhadamente como usa-riam a analogia proposta.Essa segunda questão visavanos ajudar a perceber qualera a familiaridade dos alu-nos com o tema ligação quí-mica. Além disso, esperáva-mos que a questão ajudasseos alunos a pensar sobre alvoe análogo, buscando atributoscomuns entre eles. Na tercei-ra questão, solicitamos queos alunos julgassem se a ana-logia proposta por eles eraboa ou não, e que justificas-sem seu julgamento. Naquarta questão, os alunosdeveriam explicitar quaisaspectos a analogia era capazde explicar e, na quinta ques-tão, quais aspectos a analogianão explicava satisfatoria-mente bem.Finalmente, a sexta questãotinha por objetivo fazer comque os alunos avaliassem oprocesso vivido por elesdurante a atividade em ter-mos das dificuldades quesentiram.

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

28

somente em uma delas foi diag-nosticada a presença da concep-ção equivocada de ligação iônicacomo sendo uma transferênciade elétrons. Como em ambas asturmas a professora não haviaenfatizado esse fato durante oensino, ela concluiu que os alu-nos trouxeram esse conceito deoutra etapa de escolarização eque o ensino vivenciado por elesaté o momento naquele anoescolar não havia sido capaz deajudá-los a modificar tal concep-ção; à capacidade dos alunos deintegrar elementos de dois domí-nios distintos, bem com a criativi-dade deles ao propor a analogia.De fato, a professora ficou sur-presa com as comparações esta-belecidas pelos alunos, pois mui-tas delas envolviam domíniosbastante incomuns. Um exemplofoi a analogia entre afinidadeentre átomos semelhantes epeças que se encaixam num jogode quebra-cabeças. Os alunostambém estabeleceram relacio-namentos com domínios próxi-mos do cotidiano deles, envolven-do, principalmente, sentimentos,relacionamento entre pessoas. Osexemplos de domínios análogosmais comuns foram: beijo entreduas pessoas, mulher (núcleo)atraindo homens solteiros (elé-trons livres), e cargas opostas seatraindo como homem e mulheratravés do amor; à capacidade deargumentação dos alunos sobresuas próprias analogias. Isto foipercebido particularmente pelofato de a maioria deles ter sidocapaz de avaliar de forma ade-quada as limitações das mesmas.Por exemplo, alunos que propo-suseram uma analogia relaciona-da à formação de ligação cova-lente através de compartilha-mento de elétrons, com base naregra do octeto, reconheceramque a analogia não seria capaz de

explicar a formação e estabiliza-ção de todas as substâncias por-que nem todas obedecem a essaregra4.

Após analisar as respostasescritas dos alunos de ambas asturmas, a professora selecionouanalogias que explicitavam con-cepções alternativas sobre odomínio alvo e outras em que acorrespondência de atributosentre os dois domínios tinha sidofeita satisfatoriamente, de formaa fundamentar a discussão comos alunos.

Em seguida, todos os gruposalumnos em aula 2, apresenta-ram as analogias e seus respecti-vos comentários para a turma.Quando necessário, a professoracomplementou os comentáriosfeitos pelos alunos. Sempre quepossível, isso foi feito a partir dequestões que visavam ajudar osalunos a pensar sobre algumoutro aspecto importante. Essefoi um momento considerado deextrema importância pela profes-sora, pois os alunos puderamesclarecer suas dúvidas sobreligação química de uma maneira

diferente da que geralmenteocorre no ensino tradicional,quando os alunos apenas ques-tionam algum aspecto que lhesparece confuso quando o profes-sor apresenta o conteúdo. A parti-cipação dos alunos nas discus-sões, que já era boa anteriormen-te, foi significativamente favore-cida nesta atividade.

Considerações finaisA realização dessas atividades

evidenciou a importância de osalunos criarem e discutirem suaspróprias analogias. Isto porqueelas favoreceram (i) a expressãodas idéias dos alunos de umaforma criativa e autêntica, (ii) oenvolvimento dos mesmos nadiscussão dessas idéias, (iii) a per-cepção sobre a importância de seconsiderar tanto aspectos positi-vos quanto as limitações de ana-logias.

Além disso, verificou-se que asatividades foram instrumentosvaliosos para ajudar a professoraa diagnosticar as concepções(adequadas ou não) dos alunos.Acreditamos que isso aconteceuporque, em atividades comoessas, o aluno tem que exporsuas próprias idéias, ao invés desimplesmente declarar algo (queele acha que o professor esperaque seja declarado).

Finalmente, gostaríamos deenfatizar outro aspecto importan-te dessa situação de ensino: o fatode a professora ter tido oportuni-dade de perceber as dificuldadesdos alunos (não percebidas ante-riormente, durante o ensino regu-lar do tema) e intervir no processode ensino desse tema através dadiscussão das mesmas.Acreditamos que isso é extrema-mente relevante e deve ser sem-pre buscado por professores com-prometidos com a aprendizagemsignificativa de seus alunos.

4. Apesar de esta não ser a única, nem a mais importante, limitação desta analogia, os próprios alunos foram capazes deidentificá-la facilmente, o que julgamos relevante de ser destacado na atual discussão.

Atividade aula 2

Em outra aula (aula2), elesforam divididos em grupos(de cinco alunos) e cadagrupo recebeu duas analogiasenvolvendo aspectos diferen-tes de ligação química (quenão haviam sido criadas poralunos de outros grupos). Aautoria das analogias não foidivulgada. Os alunos foramsolicitados a analisá-las,identificando pontos positivose negativos de cada umadelas.

_ _q Q_ q g

Referências bibliográficas CARVALHO, N.B. & JUSTI, R.S. (2005).

Papel da analogia do “mar deelétrons” na compreensão domodelo de ligação metálica.Enseñanza de las Ciencias, 24extra. Disponível emhttp://www.blues.uab.es/rev-ens-ciencias/.

CURTIS, R.V. & REIGELUTH, C.M.(1984). The Use of Analogies inWritten Text. InstructionalScience, 13, 99-117.

DUIT, R. (1991). On the role of ana-logies and metaphors in lear-ning science. Science Education,75, 649-672.

FERRAZ, D.F. & TERRAZZAN, E.A.(2003). Uso espontâneo de ana-logias por professores de biolo-gia e o uso sistematizado deanalogias: que relação?, Ciência& Educação, 9, 213-227.

GILBERT, J. K. & BOULTER, C.J. (1995).Stretching models too far.Artigo apresentado no AnnualMeeting of the AmericanEducational ResearchAssociation, San Francisco.

GLYNN, S.M., BRITON. B.K., SEMRUD-CLIKEMAN, M. & MUTH, K.D.(1989). Analogical reasoningand problem solving in sciencetextbooks. In J.A. Glover, R.R.Ronning & C.R. Reynolds (Eds.).A handbook of creativity:Assessment, research and theory(pp. 383-398). New York:Plenum.

GLYNN, S.M. (1991). ExplainingScience Concepts: A Teaching-With-Analogies Model. In S.W.Glynn, R.H. Yeany and B.K.Briton (Eds.). The Psychology ofLearning Science (pp. 219-240).Hilsdalle, New Jersey: LawrenceErlbaum.

KAUFMAN, D. R., PATEL, V.L. &MAGDER, S.A. (1996). The expla-natory role of spontaneouslygenerated analogies in reaso-ning about physiological con-cepts. International Journal ofScience Education, 18, 369-398.

MENDONÇA, P.C.C., JUSTI, R.S. &FERREIRA, P.F.M (2005). Analogiasutilizadas no ensino de equilí-brio químico: compreensõesdos alunos e papel na aprendi-zagem. Enseñanza de las Ciencias,24 extra. Disponível emhttp://www.blues.uab.es/rev-ens-ciencias/.

MENDONÇA, P.C.C., JUSTI, R. &OLIVEIRA, M.M. (2006). Analogiassobre Ligações QuímicasElaboradas por Alunos doEnsino Médio. Revista Brasileirade Pesquisa em Educação emCiências, 6. Disponível emhttp://www.fae.ufmg.br:8080/abrapec/revista/index.html.

MONTEIRO, I.G. & JUSTI, R.S. (2000).Analogias em livros didáticosde química brasileiros destina-dos ao Ensino Médio.Investigações em Ensino deCiências, 5. Disponível emhttp://www.if.ufrgs.br/public/ensino/revista.htm.

OLIVA, J.M. (2004). El pensamientoanalógico desde la investiga-ción educativa y desde la pers-pectiva del profesor de ciencias.Revista Electrónica de Enseñanzade las Ciencias, 3. Disponível emhttp://www.saum.uvigo.es/reec/volumenes/volumen3/Numero3/ART7_VOL3_N3.pdf

ORGILL, M., & BODNER, G. (2004).What research tells us aboutusing analogies to teach che-mistry. Chemistry Education:Research and Practice, 5, 15-32.

PITTMAN, K. M. (1998). Student-Generated Analogies: Another Wayof Knowing? Journal of Research inScience Teaching, 36, 1-22.

SOUZA, V.C.A., JUSTI, R. & FERREIRA,P.F.M. (2006). Analogias utiliza-das no ensino dos modelos atô-micos de Thomson e Bohr: Umaanálise crítica sobre o que osalunos pensam a partir delas.Investigações em Ensino deCiências, 11. Disponível emhttp://www.if.ufrgs.br/public/ensino/revista.htm.

WONG, E.D. (1993). Understandingthe generative capacity of ana-logies as a tool of explanation.Journal of Research in ScienceTeaching, 30, 1259-1272.Agradecimentos: CNPq, Brasil.

Rosária Justi é professora do

Departamento de Química e do

Programa de Pós-graduação em

Educação da Universidade Federal de

Minas Gerais, em Belo Horizonte,

Brasil. Ela é bacharel e licenciada em

Química, mestre em Educação e dou-

tora em Educação em Ciências

(Universidade de Reading, UK). Já rea-

lizou um pós-doutorado na área de

Ensino de Química e atualmente é

uma das editoras do International

Journal of Science Education. Além

disso, faz parte do corpo de pareceris-

tas de vários periódicos brasileiros e

internacionais.

rjusti@ufmg.br

Paula Cristina Cardoso Mendonça

é professora de Química no nível

médio e de disciplinas relacionadas

ao Ensino de Química na

Universidade Vale do Rio Verde

(UNINCOR), no campus de Betim,

Minas Gerais. Ela é licenciada em

Química, mestre e doutoranda em

Educação pela Universidade Federal

de Minas Gerais.

paulaquimica2003@yahoo.com.br

Rec

erca

en

did

àcti

ca d

e la

qu

ímic

aEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

29

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 3

0- 3

9D

OI:

10.

2436

/20.

2003

.02.

5 h

ttp

://s

cq.ie

c.ca

t/sc

q/i

nd

ex.h

tml

IntroduccióParlar de química i sostenibili-

tat pot semblar a molts, malaura-dament, que és esmentar lacorda en casa del penjat i quevaldria més que els químics noen diguéssim res.

No hem estat potser, els quí-mics, els aprenents de bruixotsque hem sintetitzat la llarga llista

dels COP (contaminants orgànicspersistents)? No som, per ventu-ra, els creadors dels compostosclorofluorocarbonats, que hanestat a punt de destruir la capad’ozó, els responsables de la plujaàcida, de les emissions de CO2

que estan provocant el canvi cli-màtic, etc., etc.? En definitiva, noés la «sopa química» en la qual

estem immersos la major causade la degradació insostenible a laqual estem sotmetent la biosferai que amenaça amb el col·lapsede les nostres societats(Diamond, 2006) i fins i tot ambuna sisena gran extinció, ja enmarxa, que arrossegaria a la prò-pia espècie humana (Lewin, 1997;Broswimmer, 2005)?

30

Educació química i sostenibilitatChemistry education and sustainability

Amparo Vilches i Daniel Gil / Universitat de València, CIMA (Científics pel Medi Ambient)

resum

Aquest treball vol ser una contribució a la crida de les Nacions Unides als educadors de totesles àrees i de tots els nivells perquè contribuïm a formar una ciutadania conscient dels pro-blemes als quals ha de fer front avui la humanitat i preparada per participar en la presa dedecisions fonamentades. Una tasca que resulta particularment funcional des de l’educacióquímica i que pot ajudar a desfer prejudicis envers la tasca realitzada pels químics.

paraules clauEmergència planetària; problemàtica “glocal”; enfocament holístic; principi de precaució; sos-tenibilitat.

abstract

This paper has been conceived as an answer to the UN call to educators of all levels andsubjects to contribute to a correct perception of the state of the world and prepare citizensfor decision-making, generating responsible attitudes and behavior oriented towards theattainment of culturally plural and physically sustainable development. This task can beundertaken through Chemistry Education and could help to overcome the usual prejudicesagainst chemists´ work.

key wordsglobal emergencies; “glocal” problems; holistic approach; caution principle; sustainability.

_ _q Q_ q g

Cal, sens dubte, posar fre rao-nadament a l’atribució de l’origendels problemes actuals de lahumanitat a l’activitat dels quí-mics i, més en general, dels cien-tífics i tecnòlegs. Es tracta d’unasimplificació maniquea en laqual, és veritat, resulta ben fàcilcaure; perquè, avui en dia, la tec-nociència i, en particular, la quí-mica, ho impregna tot. Si enumerà-rem les contribucions de la quí-mica al benestar humà, la llistaseria almenys tan llarga com ladels efectes negatius que provo-ca. No podem ignorar, però, quela fabricació de, per exemple, elsfreons, no és sols responsabilitatdels químics, sinó que tambéimplica empresaris, economistes,treballadors i polítics. Les críti-ques i les peticions de rectificacióhan d’estendre’s a tots, inclososels «simples» consumidors deproductes nocius. Tots hem dereconèixer la nostra part de res-ponsabilitat en aquest afer.

És cert que la humanitat tansols ha començat recentment aconèixer els problemes que posenen perill la seva continuïtat i quemoltes persones no som cons-cients dels efectes depredadorsde les nostres accions; tendim aminimitzar-los, a pensar que totcontinuarà «com sempre», i aixòinclou molts dels científics i edu-cadors. Per aquest motiu, és moltimportant que EDUCACIÓ QUÍMICA

hagi decidit dedicar una secciópermanent a «Química i mediambient», que es podria igualmentintitular «Química i sostenibilitat»,perquè el que s’hi pretén, ente-nem, és posar l’educació químicaal servei d’un futur sostenible.

L’educació química, com total’educació, ha de parar atencióals problemes que amenacen lanostra supervivència, esbrinar lescauses d’aquests problemes, con-tribuir a cercar-ne les solucions i,molt particularment, a formaruna ciutadania preparada perparticipar en la presa de deci-sions. Això és el que ens handemanat les Nacions Unides alseducadors de totes les àrees i detots els nivells mitjançant la ins-titució de la Dècada de l’Educacióper un Futur Sostenible, que s’es-tén de 2005 a 2014(www.oei.es/decada).

Podem recordar també les cri-des que la pròpia comunitat cien-tífica ha adreçat als seus mem-bres i referir-nos, per exemple, ala petició de Jane Lubchenko, coma presidenta de l’AAAS (AmericanAssociation for the Advancementof Science), la més importantassociació científica, perquè elscientífics reorientem el nostretreball en aquest segle XXI per ferfront a la greu situació d’emer-gència planetària.

Cal reconèixer, a més, que, en elcas de l’educació química, la res-posta a aquestes crides es veu afa-vorida per l’estret lligam existententre molts dels continguts trac-tats i els problemes als quals enshem d’enfrontar. De fet, estudiar,per exemple, la síntesi orgànica ino fer referència tant a les reper-cussions positives com a les nega-tives que l’acompanyen, no plante-

jar la necessitat d’aplicar sistemà-ticament el principi de precaució,suposa un greu empobriment d’a-quest estudi, ja que proporcionauna visió descontextualitzada dela ciència i contribueix, com hamostrat una investigació abun-dant, a promoure el desinterès iles actituds negatives dels estu-diants (Fernández i altres, 2005).

Convé, doncs, aprofitar lesnombroses ocasions que ens pro-porciona l’ensenyament de laquímica per contribuir a instau-rar la formació ciutadana que lesNacions Unides reclamen justifi-cadament. Perquè, a més, com haposat de manifest la investigacióeducativa, connectar els contin-guts amb problemàtiques vitals,com ara la situació del món, con-tribueix a fer augmentar l’interèsdels estudiants per la química i elseu ensenyament i, d’aquestamanera, aprenen més i millor.

Dedicarem aquest treball adonar a conèixer aquesta iniciati-va de la Dècada de l’Educació perun Futur Sostenible.

Qu

ímic

a i

edu

caci

ó am

bie

nta

lEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

31

L’educació química, comtota l’educació, ha deparar atenció moltparticularment, a formaruna ciutadaniapreparada per participaren la presa de decisions

connectar els contingutsamb problemàtiquesvitals, com ara la situaciódel món, contribueix a feraugmentar l’interès delsestudiants per la químicai el seu ensenyament i,d’aquesta manera,aprenen més i millor

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

32

Per què una dècada?Les Nacions Unides, durant la

Primera Cimera de la Terra (Rio1992), realitzaren una crida alseducadors de tots els camps inivells, tant de l’educació formalcom de la no reglada, perquècontribuírem a formar ciutadansi ciutadanes conscients de l’actu-al situació d’emergència planetà-ria i preparats per a participar enla necessària presa de decisions.L’expressió «emergència planetà-ria» (Bybee, 1991) conferia a lacrida un dramatisme del qual noérem conscients i suposà unasorpresa per a molts de nosaltres(Domènech i altres, 2006).

La sorpresa va créixer quanuna breu recerca bibliogràfica enspermeté esbrinar que, de cridescom aquesta, ja se n’havien fetmolt abans, per exemple: a laConferència de les NacionsUnides sobre el Medi Humà(Estocolm 1972), sense que laimmensa majoria dels educadorsens n’haguéssim assabentat.Tampoc la crida de la Cimera deRio, malgrat el seu major impactemediàtic, aconseguí la implicaciónecessària del conjunt dels edu-cadors en el tractament de lasituació del món com a problemaprioritari de la nostra activitat dedocència i/o recerca en el campde l’educació científica. De fet,una anàlisi de la literatura publi-cada, els manuals educatius, lesconcepcions dels educadors, etc.,ens féu concloure que la proble-màtica de la situació del món noera tractada explícitament i glo-bal, ni en l’educació formal (cur-rículum escolar), ni en la noreglada (museus, premsa, docu-mentals...), ni en la formació delprofessorat (Edwards i altres,2004).

És per això que, deu anys des-prés, a la Segona Cimera de laTerra (Johannesburg 2002), es vacomprendre la necessitat d’orga-nitzar una campanya intensa i de

llarga durada. Va sorgir, així, laproposta d’instituir la Dècada del’Educació per un FuturSostenible, amb el propòsit d’a-conseguir la implicació de lageneralitat dels educadors en laformació d’una ciutadania cons-cienciada sobre la situació delplaneta i preparada per a la presade decisions necessària(Resolució 57/254, aprovada el 20de desembre de 2002 perl’Assemblea General de lesNacions Unides).

Convé assenyalar que es tractad’una iniciativa que no suposaignorar ni pretén entrar en com-petència amb res del que s’ha fetfins ací, ans al contrari: buscapotenciar les abundoses —encaraque insuficients— accions ja exis-tents en el camp de l’educacióambiental, l’atenció a les rela-cions CTSA (ciència, tecnologia,societat i ambient), etc., i consti-tueix, per damunt de tot, una ini-ciativa destinada a generar i mul-tiplicar noves accions a fi decrear un clima d’implicació gene-ralitzada per fer front a la situa-ció d’emergència planetària.

Ara bé, això demana aclarir nonomés els problemes als quals hade fer front avui la humanitat pertal de garantir la seua supervi-vència, sinó també els obstacles—sens dubte seriosos— que hanbloquejat les crides precedents.

Per raons d’espai, no ens detin-drem ací en l’estudi del conjuntde problemes estretament vincu-lats que caracteritzen la situaciód’emergència planetària i enslimitarem a enumerar-los.Remetem a una àmplia literaturaper fer-ne un major aprofundi-ment (Worldwatch Institute,1984-2008; Vilches i Gil, 2003;Duarte, 2006; Vilches i Gil Pérez,2007). Els problemes són: unacontaminació pluriforme i sensefronteres amb seqüeles «glocals»(és a dir, locals i globals a la vega-da), entre les quals destaca un

canvi climàtic ja en marxa; l’ex-hauriment i la destrucció delsrecursos naturals (el petroli ialtres fonts d’energia fòssil, l’ai-gua dolça, el sòl cultivable, etc.);una urbanització accelerada idesordenada que es tradueix enfocus d’alta contaminació, des-trucció de terrenys agrícoles, etc.;degradació de tots els ecosistemesi pèrdua de biodiversitat i dediversitat cultural; desertització;etc.

Tampoc no podem detenir-nosen l’estudi de les causes d’aquestconjunt de problemes. Tan solsesmentarem breument algunsdels comportaments individuals icol·lectius que hi estan associats.Hem de referir-nos, així, en pri-mer lloc, a l’aposta per un creixe-ment econòmic, generalmentlloat i desitjat, però que és insos-tenible en un món finit i quesovint resulta agressiu amb elmedi físic i nociu per als éssersvius, atès que és el fruit de com-portaments guiats per interessosi valors particulars i a curt termini(Meadows i altres, 1972 i 1992).Aquest creixement està associata l’hiperconsum de les societats«desenvolupades» i dels grupsacabalats de totes les societats;un consum excessiu, estimulatper una publicitat agressiva,generadora de falses necessitats,que impulsa a «usar i llençar» iles modes efímeres, i que promouproductes sense parar atenció al’impacte ecològic que poden pro-vocar.

Ara bé, el creixement econòmici les seves seqüeles de degradacióambiental no són únicament elresultat de l’hiperconsum de lacinquena part de la humanitat:hem de considerar també elsefectes de l’explosió demogràfica enun planeta de recursos limitats(Comissió Mundial del MediAmbient i del Desenvolupament,1988). Se superposen, doncs, dosfactors que estan associats de

_ _q Q_ q g

forma permanent i indissoluble al’impacte de la humanitat sobreel medi: la dilapidació dels mésrics i la nombrosa població mun-dial (Ehrlich y Ehrilch, 1994;Delibes i Delibes, 2005). Tots dosfactors contribueixen a generarenormes, inacceptables i, a lallarga, insostenibles desequilibrisentre distints grups humans. Unsdesequilibris que no fan sinó aug-mentar, i que suposen la coexis-tència de la dilapidació dels unsjunt a la fam i la falta de condi-cions higièniques, d’atenciómèdica, d’educació, etc. delsaltres, i que es tradueixen en tottipus de conflictes i violències:guerres (amb les curses d’arma-ment i destrucció consegüents,sens dubte el pitjor atemptat a lasostenibilitat); migracions massi-ves; terrorisme; activitats de lesmàfies..., i d’empreses transna-cionals que imposen els seusinteressos particulars escapant atots els controls democràtics(Mayor Zaragoza, 2000).

La major part d’aquests proble-mes reben l’atenció dels mitjansde difusió i són coneguts per lamajoria dels educadors. Cal,doncs, esbrinar les raons per les

quals no solen aprofitar-se lesnombroses ocasions que es pre-senten per tractar, explícitamenti global, la problemàtica de lasituació del món, ni en l’educacióformal (currículum escolar) ni enla no reglada (museus, documen-tals, premsa...).

Quins poden ser els obstaclesque dificulten el tractament dela situació d’emergència planetària?

Una primera i seriosa dificultatrau en la manca de tradició, en elsistema educatiu, d’estudiar pro-blemàtiques globals, com ara lasituació del món, que demanenun tractament sistèmic (Morin,2001). Els problemes són estu-diats, en el millor dels casos,aïlladament, sense una voluntatexplícita de fer-ne cap planteja-ment holístic.

Ni tan sols quan el currículuminclou elements d’educacióambiental, se sol estudiar la pro-blemàtica global de la situaciódel món, atès que, com ha mos-trat la investigació, les qüestionsambientals es tracten amb enfo-caments locals —ací i ara— ireduccionistes. És a dir, es posa

l’accent quasi exclusivament enel medi natural, sense tenir encompte els seus lligams amb unsaltres factors que hi estan estre-tament relacionats: econòmics,polítics, culturals... (Tilbury, 1995).Hem pogut constatar, però, queuna reflexió col·lectiva, expressa-ment orientada a analitzar glo-balment els problemes del plane-ta, permet superar reduccionis-mes i comprendre l’estreta vincu-lació entre els diferents proble-mes i llurs repercussions locals iglobals.

Cal, per tant, aprofundir en eltractament dels problemes, ven-cent les barreres que dificultenels enfocaments globals, com arael costum arrelat de considerarque el planeta és immens i queestà proveït de recursos pràctica-ment il·limitats. De fet, fins fagairebé un segle, mentre la pobla-ció mundial es va mantenir ennivells molt per sota dels actualsi el desenvolupament tecnocientí-fic no havia globalitzat el planeta,els efectes de les activitats huma-nes quedaven compartimentalit-zats localment. A hores d’ara,però, no podem seguir contem-plant els problemes com si fossin

Qu

ímic

a i

edu

caci

ó am

bie

nta

lEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

33

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

34

delimitats i «llunyans», perquèn’hi ha molts (increment de l’e-fecte hivernacle, pluja àcida, des-trucció de la capa d’ozó...) quehan adquirit un caràcter globalque ha convertit «la situació delmón» en objecte directe de pre-ocupació (Bybee, 1991). Hem defer comprendre que la nostravida i la de moltes altres espèciesdepenen d’equilibris bastant frà-gils..., que s’estan trencant.

Una altra tradició que dificultaels plantejaments globals és «ladefensa d’allò nostre» (la nostrafamília, el nostre clan, el nostrepaís, la nostra espècie...) contra«l’exterior», vist com el contrincanta qui hem de vèncer, segons unaestratègia de «nosaltres o ells».

Això es tradueix en la valoraciódel que ens és més immediat, abuscar la solució als problemes«nostres» i a curt termini, sensepensar en els altres ni en lesgeneracions futures. En definiti-va, es tradueix en actituds ego-cèntriques, etnocèntriques, antro-pocèntriques..., que ignoren elsinteressos i els drets del altres.Actituds criticables, no sols perraons ètiques, sinó també perquèconstitueixen l’expressió d’unegoisme poc intel·ligent, que nopren en consideració les conse-qüències, per a nosaltres mateixos,de les accions guiades per inte-ressos particulars i immediatscontra els dels altres. Cal com-prendre, en efecte, la insostenibi-litat de «solucions» afavoridoresde desequilibris inacceptables.

Cal també prendre en conside-ració barreres d’origen ideològic,religiós, etc., que impedeixencomprendre la gravetat de pro-blemes com ara l’explosió demo-gràfica, i això a causa de lecturesliterals de mites de l’estil delmanament «creixeu i multipli-queu-vos» (cosa certament adientquan la població humana era benreduïda i la mortalitat, molt alta).

I podem referir-nos a la tendèn-cia a responsabilitzar dels proble-mes del planeta exclusivamentels altres (la gran indústria, latecnociència...) i considerar queles accions individuals tenenefectes irrellevants. La nostrapossible reducció en la utilitzaciódels recursos, com ara l’aigua, elpaper, etc., o el nostre possibleestalvi energètic s’excusa, perexemple, argumentant que ésnegligible davant l’enorme con-sum de la gran indústria.

Resulta fàcil, però, mostrar, ambcàlculs ben senzills, que les peti-tes reduccions en el consum ener-gètic per càpita, per seguir ambaquest exemple, en multiplicar-sepels milions de persones quepoden fer aquest estalvi, es con-verteixen en quantitats ingentsd’energia, amb la reducció conse-güent de recursos utilitzats i de lacontaminació ambiental correspo-nent. De fet, la suma de lesaccions individuals, en bastantscasos, té un efecte major que ladel conjunt de la indústria. Així,per exemple, les bombetes incan-descents provoquen més emissióde CO2 a l’atmosfera que tot eltrànsit rodat mundial.

En definitiva, no podem defugirla nostra responsabilitat i descar-regar-la en els altres. Al capda-vall, som responsables fins i totd’allò que fan els governs: res-ponsables d’haver-los elegit i devigilar-ne les polítiques, quan estracta de règims democràtics, iresponsables de lluitar per lademocràcia en cas contrari.

En conseqüència, la idea que elsresponsables són els altres (lesindústries químiques, elsgoverns...) no se sosté i ha de serqüestionada. En aquest mateixsentit, cal posar fre, com ja hemassenyalat en la introducció, a l’a-tribució de l’origen dels problemesal desenvolupament tecnocientífic.

Hem d’analitzar aquestes bar-reres i pseudoexplicacions i d’al-

tres que dificulten el tractamentde la situació d’emergència pla-netària per part dels educadors.Tanmateix, una de les dificultatsmés grans rau en la major insis-tència que sol fer-se en l’enume-ració dels problemes i no pas enla recerca de les possibles solu-cions. Com han mostrat Hicks iHolden (1995), estudiar exclusiva-ment els problemes provoca, enel millor dels casos, indignació i,en el pitjor, desesperança. Cal,doncs, dedicar la màxima atencióa l’estudi de les solucions, a explo-rar futurs alternatius i a partici-par en accions que afavoreixinels canvis necessaris (Tilbury,1995).

Què es pot fer?Quines mesures caldria adoptar

per fer front a la situació d’emer-gència planetària? Disposemd’una abundosa literatura que esrefereix a tot un seguit de possi-bles mesures específiques que,com en el cas dels problemes,hem de contemplar conjunta-ment, partint d’un concepte glo-balitzador com és el de sostenibili-tat (Bybee, 1991). Un concepteque sorgeix, per via negativa, comel resultat de les anàlisis de lasituació d’emergència planetàriaque amenaça greument el futurde la humanitat.

«Un futuro amenazado» és, pre-cisament, el títol del primer capí-tol de Nuestro futuro común, l’in-forme de la Comissió Mundial delMedi Ambient i delDesenvolupament (CMMAD,1988), a la qual devem un delsprimers intents d’introduir elconcepte de sostenibilitat: «El des-envolupament sostenible és el quesatisfà les necessitats de la pre-sent generació sense comprome-tre la capacitat de les genera-cions futures per satisfer-ne lesseves».

Aquesta idea d’un desenvolu-pament sostenible parteix de la

_ _q Q_ q g

suposició que pot, i hi ha d’haver,desenvolupament, millora quali-tativa o desplegament de poten-cialitats sense creixement, és a dir,sense increment quantitatiu del’escala física, sense incorporaciód’una major quantitat de mate-rials. Dit altrament: el creixementno pot continuar indefinidamenten un món finit, però sí que éspossible que hi hagi desenvolupa-ment. Possible i necessari, perquèles formes de vida actuals nopoden continuar, han d’ocórrercanvis qualitatius profunds, can-vis que han d’afectar tant aquells(la majoria) que viuen precària-ment, com el 20 % que viu més omenys confortablement. Aquestscanvis qualitatius suposen undesenvolupament (no un creixe-ment) que haurem de dissenyar iorientar d’una manera adient.

Cal deixar ben clar que es trac-ta d’un concepte absolutamentnou (Mayor Zaragoza, 2000), quesuposa haver comprès que elmón no és tan ampli i il·limitatcom hom havia cregut. I aquestconeixement és nou: la idea d’in-sostenibilitat del creixement

actual és recent i ha constituïtuna sorpresa per a la majoria. Iés nou en un sentit més profund:s’ha comprès que la sostenibilitatexigeix prendre en consideracióla totalitat dels problemes estreta-ment connectats i que això sols éspossible a escala planetària, per-què els problemes són també pla-netaris. No té sentit, doncs, aspi-rar a una ciutat o a un país soste-nible (encara que sí que té sentittreballar perquè un país, una ciu-tat, una acció individual, contribu-eixin a la sostenibilitat global).

I, per contribuir a assolir la sos-tenibilitat, cal crear un conjuntde mesures, totes les quals sónigualment imprescindibles. Ésimportant qüestionar qualsevolexpectativa de trobar solucionsexclusivament tecnològiques alsproblemes que avui en dia téplantejats la humanitat; calen, ala vegada, mesures tecnològi-ques, educatives i polítiques, a lesquals ens referirem breument.

Existeix un consens generalsobre la necessitat de dirigir elsesforços de la investigació i lainnovació cap a l’aconseguiment

de tecnologies afavoridores d’undesenvolupament sostenible: desde la recerca de noves fonts d’e-nergia fins a l’increment de l’efi-càcia en l’obtenció d’aliments,passant pel tractament dels resi-dus o, la prevenció de malalties icatàstrofes. Les solucions tecno-lògiques ensopeguen amb elsobstacles que suposen els inte-ressos particulars o les desigual-tats, cada vegada més profundes,que hi ha en l’accés als avençostecnològics. Tot això qüestiona laidea segons la qual els problemesque caracteritzen la situacióactual d’emergència planetàriatenen una solució purament tec-nològica, oblidant que les opcionssón fonamentalment ètiques ique, per tant, calen també mesu-res polítiques i educatives.

La manca d’espai ens impedeixanalitzar ací aquest conjunt demesures (Vilches i Gil, 2003). Novolem acabar, però, sense posarfre a un dels obstacles més recur-rents: la consideració de l’escassaefectivitat que s’atribueix a allòque cadascú pot fer.

Què pot fer cadascú de nosaltres?

Quan es planteja què és el quepot fer cadascú de nosaltres perafrontar la situació d’emergènciaplanetària, és lògic que molts enspreguntem si les nostres petitesaccions poden tenir algun efecteen problemes d’un abast tan amplicom l’esgotament dels recursosenergètics i la degradació delmedi. No són problemes deguts,fonamentalment, a l’activitat deles grans indústries? El que cadas-cú de nosaltres hi pot fer, no és, encomparació, insignificant?

Càlculs ben senzills, però, mos-tren que, per exemple, les petitesreduccions individuals de con-sum energètic, multiplicades pelsmilions de persones que podenrealitzar aquest estalvi al món,suposen quantitats ingents d’e-

Qu

ímic

a i

edu

caci

ó am

bie

nta

lEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

35

Existeix un consensgeneral sobre lanecessitat de dirigir elsesforços de lainvestigació i lainnovació cap al’aconseguiment detecnologies afavoridoresd’un desenvolupamentsostenible: des de larecerca de noves fontsd’energia fins al’increment de l’eficàciaen l’obtenció d’aliments,passant pel tractamentdels residus o laprevenció de malalties icatàstrofes.

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

36

nergia, amb la reducció consegü-ent de contaminació ambiental. Ino es tracta sols de contemplar lanostra acció com a consumidors:el que cadascú de nosaltres fa odeixa de fer junt amb d’altres —com a consumidor, com a professionali com a ciutadà— és determinantper aconseguir crear una societatsostenible.

Val la pena, doncs, afavorir unareflexió col·lectiva al voltant detot allò que podem fer. Als qua-dres 1,2,3, 4 i 5 hi presentem, a

tall d’exemple, un seguit d’ac-cions possibles —fruit del treballrealitzat pels participants endiversos seminaris— amb lesquals, cadascú de nosaltres potcontribuir a construir un futursostenible. Cada col·lectiu icadascú de nosaltres pot constru-ir el seu propi quadre, adaptant-lo a les seves circumstàncies iconvertint-lo així en una xarxad’anàlisi per fer el seguiment deles pròpies contribucions a la sos-tenibilitat.

Quadre 1

REDUIR

(vegeu www.idae.es/consejos; www.unesco.org/water/wwap/…)

• Reduir el consum d’aigua en la higiene, en el reg, en les piscines... (dutxes ràpides, tancar aixetes, regar perdegoteig...).

• Reduir el consum d’energia en il·luminacióUtilitzar bombetes de baix consum.Apagar els llums innecessaris (vèncer inèrcies) i aprofitar la llum natural al màxim.

• Reduir el consum d’energia en calefacció i refrigeracióAïllar (aplicar les normes adients d’aïllament dels habitatges).No programar temperatures massa altes (abrigar-se més) o massa baixes (ventilar millor, posar tendals...).Apagar els radiadors innecessaris (vèncer inèrcies).

• Reduir el consum d’energia en transportFer ús del transport públic.Utilitzar la bicicleta i/o desplaçar-se a peu.Organitzar desplaçaments de diverses persones en un mateix vehicle.Reduir la velocitat.Evitar l’avió sempre que sigui possible.

• Reduir el consum d’energia en els electrodomèsticsCarregar les rentadores, els rentaplats, etc. de manera adequada. No introduir aliments calents en la nevera...Apagar completament el televisor, l’ordinador, etc. quan no s’utilitzin.Descongelar el frigorífic regularment, revisar calderes i escalfadors, etc.

• Reduir el consum energètic en alimentació, tot millorant-laMenjar més verdures, llegums i fruites i menys carn.No consumir «llaminadures».Evitar productes exòtics que exigeixen transports costosos.Consumir productes de temporada i d’agricultura ecològica (vegeu www.vivelaagriculturaecologica.com).

• Reduir l’ús de paperEvitar imprimir documents que es puguin llegir a la pantalla.Escriure, fotocopiar i imprimir a doble cara i aprofitant l’espai (sense deixar marges excessius al full).

• Rebutjar el consumisme: practicar i impulsar un consum responsable (vegeu la Guia de Consum Actua)Analitzar críticament els anuncis (www.malababa.org). Fer-los «emmudir».No deixar-se arrossegar per campanyes comercials (Sant Valentí, Reis...).Anar a comprar amb una llista del que es necessita.

_ _q Q_ q g

Qu

ímic

a i

edu

caci

ó am

bie

nta

lEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

37

Quadre 2

REUTILITZAR

• Utilitzar, per exemple., paper ja escrit per una cara.• Replegar l’aigua del lavabo i de la dutxa per utilitzar-la al vàter. Replegar l’aigua de la pluja per regar...• No utilitzar ni acceptar objectes d’usar i llençar (en particular, bosses i embolcalls de plàstic, paper d’alumini,

gots de paper...) i substituir-los per productes reutilitzables, reparant-los, si cal, mentre es puga.• Utilitzar productes reciclats (paper, tòner...). • Afavorir la reutilització de roba, joguines, ordinadors..., donant-los a les ONG perquè els gestionen.• Rehabilitar els habitatges fent-los més sostenibles (aïllament més efectiu, etc.) i evitar construccions noves.

Quadre 3

RECICLAR

• Separar les deixalles per a la recollida selectiva.• Dur a «punts nets» el que no pot anar als dipòsits ordinaris (piles, mòbils, ordinadors, oli, productes tòxics...) i

no llençar residus al vàter ni als desguassos.• Utilitzar tecnologies respectuoses amb el medi i les persones• Aplicar personalment el principi de precaució• No comprar productes sense assegurar-se’n de la innocuïtat: vigilar la composició dels aliments, dels pro-

ductes de netejar, de rentar la roba..., i evitar-los si no ens ofereixen garanties .• Evitar esprais i aerosols..• Aplicar les normes de seguretat al treball, a la llar...• Apostar per les energies renovables a la llar, a l’automoció, etc.• Utilitzar electrodomèstics adients de baix consum i poc contaminants (A+).• Disminuir el consum de piles i utilitzar les recarregables.

Quadre 4

CONTRIBUIR A PROMOURE L’EDUCACIÓ I L’ACCIÓ CIUTADANES

• Informar-nos bé i comentar amb els altres quina és la situació i què podem fer nosaltres.• Realitzar tasques de divulgació i impuls: premsa, Internet, vídeo, fires ecològiques, materials escolars... • Ajudar a prendre consciència dels problemes insostenibles i estretament vinculats: consumisme, explosió

demogràfica, creixement econòmic depredador, degradació ambiental, desequilibris i violències...• Donar a conèixer les accions que hi ha a l’abast personal i impulsar-ne la posada en pràctica (utilització

de bombetes de baix consum, reforestació,..).• Concebre (i ajudar a concebre) les mesures per la sostenibilitat com una millora que garanteix el futur de tots i

no com una limitació, impulsant el reconeixement social de les accions positives.• Estudiar i aplicar el que un pot fer per la sostenibilitat com a professional (professor, científic...).• Contribuir a «ambientalizar» el lloc de treball, el barri, la ciutat on habitem...

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

38

PerspectivesNo podem ni volem acabar

aquest treball amb unes conclu-sions, sinó assenyalant les pers-pectives de futur respecte altema que hem tractat fins ací. Ésnecessari que ens impliquem ple-nament en aquesta tasca de con-tribuir als canvis d’actituds icomportaments, perquè puguisorgir una nova mentalitat, unanova forma de concebre la nostrarelació amb la resta de la natura.Com ha expressat Bybee (1991), lasostenibilitat constitueix «la ideacentral unificadora més necessà-ria en aquest moment de la his-tòria de la humanitat». Una idea

central que es recolza en l’estudidels problemes, l’anàlisi de lesseues causes i l’adopció de mesu-res correctores. Mesures que, com

ja hem assenyalat, hem de con-templar globalment, qüestionantqualsevol expectativa de trobarsolucions exclusivament tecnolò-giques als problemes que avui endia té plantejats la humanitat.Calen, a la vegada, mesures tec-nocientífiques, educatives i políti-ques. I cal que tots ens hi impli-quem. La química i el seu ense-nyament hi tenen molt a dir.

Per això hem de saludar i agrairiniciatives com aquesta d’EDUCA-CIÓ QUÍMICA, d’obrir una secció per-manent a les relacions entre laquímica i el medi ambient. Unainiciativa que va, sens dubte, enla millor direcció.

Quadre 5

PARTICIPAR EN ACCIONS SOCIOPOLÍTIQUES PER A LA SOSTENIBILITAT. AVALUAR ICOMPENSAR

• Respectar i fer respectar la legislació existent sobre protecció del medi i de defensa de la biodiversitat• Evitar de provocar contaminació acústica, lluminosa o visual.• No fumar on es perjudiqui tercers i no llençar mai burilles a terra.• No deixar residus al bosc, a la platja...• Evitar residir en habitatges que contribueixin a destruir ecosistemes.• Tenir cura de no danyar la flora ni la fauna.• Complir les normes de trànsit referents a la protecció de les persones i del medi ambient.• Denunciar les polítiques de creixement continuat, incompatibles amb la sostenibilitat.• Denunciar els delictes ecològics (tales il·legals, incendis forestals, abocaments no autoritzats,..).• Respectar i fer respectar els drets humans, denunciant qualsevol discriminació ètnica, social, de gènere...• Col·laborar activament i/o econòmica amb associacions que defensen la sostenibilitat• Reclamar l’aplicació del 0,7 % d’ajuda al Tercer Món i contribuir-hi personalment.• Promoure el comerç just: rebutjar productes fruit de pràctiques depredadores o que s’obtinguin amb treball

infantil.• Reivindicar polítiques informatives clares sobre tots els problemes.• Defensar el dret a la investigació, sense censures ideològiques.• Exigir l’aplicació del principi de precaució.• Respectar la diversitat cultural i defensar-la• Respectar la diversitat de llengües i defensar-la.• Respectar els sabers, els costums i les tradicions i defensar-los.• Donar el vot als partits que practiquen polítiques més favorables a la sostenibilitat.• Treballar perquè governs i partits polítics assumeixin la defensa de la sostenibilitat.• Reivindicar legislacions locals, estatals i universals de protecció al medi.• «Ciberactuar»: donar suport, des de l’ordinador, a campanyes solidàries i per la sostenibilitat.• Realitzar auditories del comportament personal (habitatge, transport, acció ciutadana i professional...).• Compensar las repercussions negatives dels nostres actes (emissions de CO2, ús de productes contaminants…)

mitjançant accions positives (contribuir a la reforestació, ajudar diverses ONG…)

És necessari que ensimpliquem plenament enaquesta tasca decontribuir als canvisd’actituds icomportaments, perquèpugui sorgir una novamentalitat, una novaforma de concebre lanostra relació amb laresta de la natura

_ _q Q_ q g

Referències bibliogràfiquesBROSWIMMER, F. J. (2005). Ecocidio:

Breve historia de la extinción enmasa de las especies. Pamplona:Laetoli.

BYBEE, R. (1991). «Planet Earth inCrisis: How Should ScienceEducators Respond?». TheAmerican Biology Teacher, núm.53(3), p. 146-153.

COMISIÓN MUNDIAL DEL MEDIO

AMBIENTE Y DEL DESARROLLO (1988).Nuestro futuro común. Madrid:Alianza.

DELIBES, M.; DELIBES DE CASTRO, M.(2005). La Tierra herida: ¿Quémundo heredarán nuestros hijos?Barcelona: Destino.

DIAMOND, J. (2006). Colapso.Barcelona: Debate.

DOMÈNECH, J. L.; GIL PÉREZ, D.; GRAS,A.; VILCHES, A. (2006). «Per quèuna dècada de l’educació perun futur sostenible (2005-2014)? Crida de Nacions Unidesa tots els Educadors». La Rella,vol. 19, p. 265-288. [ISSN 1886-1032]

DUARTE, C. (coord.) (2006). Cambioglobal: Impacto de la actividadhumana sobre el sistema Tierra.Madrid: CSIC.

EDWARDS, M.; GIL PÉREZ, D.; VILCHES,A.; PRAIA, J. (2004). «La atención ala situación del mundo en la edu-cación científica». Enseñanza de lasCiencias, núm. 22 (1), p. 47-63.

EHRLICH, P. R.; EHRLICH, A. H. (1994).La explosión demográfica. El prin-cipal problema ecológico.Barcelona: Salvat.

FERNÁNDEZ, I.; GIL PÉREZ, D.; VALDÉS,P.; VILCHES, A. (2005). «¿Quévisiones de la ciencia y la acti-vidad científica tenemos ytransmitimos? La superaciónde las visiones deformadas dela ciencia y la tecnología: unrequisito esencial para la reno-vación de la educación científi-ca». A: GIL PÉREZ, D.; MACEDO, B.;MARTÍNEZ TORREGROSA, J.; SIFREDO,C.; VALDÉS, P.; VILCHES, A. (eds.).

¿Cómo promover el interés por lacultura científica?: Una propuestadidáctica fundamentada para laeducación científica de jóvenes de15 a 18 años [en línia].Santiago: OREALC/UNESCO, p.29-62. <http://www.campu-soei.org/decada/promocion04.pdf>, març 2008

HICKS, D.; HOLDEN, C. (1995).«Exploring the future a missingdimension in environmentaleducation. EnvironmentalEducation Research, núm. 1(2), p.185-193.

LEWIN, R. (1997). La sexta extinción.Barcelona: Tusquets.

MAYOR ZARAGOZA, F. (2000). Unmundo nuevo. Barcelona: UNES-CO: Círculo de Lectores.

MEADOWS, D. H.; MEADOWS, D. L.;RANDERS, J. (1992). Más allá de loslímites del crecimiento. Madrid:Fondo de Cultura Económica.

MEADOWS, D. H.; MEADOWS, D. L.;RANDERS, J.; BEHRENS, W. (1972).Los límites del crecimiento.Madrid: El País-Aguilar.

MORIN, E. (2001). Los siete saberesnecesarios para la educación delfuturo. Barcelona: Paidós.

TILBURY, D. (1995). «Environmentaleducation for sustainability:defining de new focus of envi-ronmental education in the1990s». Environmental EducationResearch, núm. 1(2), p. 195-212.

VILCHES, A.; GIL PÉREZ, D. (2007).«Emergencia planetaria:Necesidad de un planteamientoglobal». Educatio Siglo XXI, núm.25, p. 19- 49.

VILCHES, A.; GIL, D. (2003).Construyamos un futuro sosteni-ble: Diálogos de supervivencia.Madrid: Cambridge UniversityPress.

WORLDWATCH INSTITUTE (1984-2008).The State of the World. Nova York:W. W. Norton. [Versions en cata-là, des de 1999, L’estat del món.Barcelona: Centre Unesco deCatalunya]

Amparo Vilches Peña,

catedràtica de Física i Química de

l’IES Sorolla i professora associada del

Departament de Didàctica de les

Ciències Experimentals i Socials de la

Universitat de València. En l’actuali-

tat, el seu camp principal d’investiga-

ció està centrat en els aspectes axio-

lògics del aprenentatge i, més en par-

ticular, en l’educació per a la sosteni-

bilitat.

En la web personal:

http://www.uv.es/~vilches/ es pot

accedir a les seues tasques d’investi-

gació, docència, publicacions, etc.

Daniel Gil Pérez, catedràtic de

Didàctica de les Ciències

Experimentals en situació de “jubilat

en actiu” des d’octubre de 2006.

Actualment centra la seua activitat

investigadora, docent i ciutadana en

l’educació per la sostenibilitat. En la web

www.uv.es/gil es pot accedir a les

sues publicacions, tesis dirigides, etc.

Qu

ímic

a i

edu

caci

ó am

bie

nta

lEd

uca

ció

Qu

ímic

an

úm

ero

1

39

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 4

0- 4

4D

OI:

10.

2436

/20.

2003

.02.

6 h

ttp

://s

cq.ie

c.ca

t/sc

q/i

nd

ex.h

tml

40

Quin percentatge de carboni hi ha en una petxina?What percentage of C is there in a shell?

Josep Corominas / Escola Pia. Sitges

resum

En els continguts de química de primer de batxillerat, hi figura la determinació de fórmulesempíriques i la composició centesimal d’un compost com a aspectes importants dins el blocon s’estudia el concepte de quantitat de substància. La determinació del percentatge d’un element en un compost, ja sigui per mètodes d’espec-troscòpia o per mètodes més senzills, permet mostrar als estudiants com es pot arribar aobtenir la formula empírica d’un compost.En aquest article, s’hi explica una manera de realitzar un treball pràctic força senzill, peròque, presentat com a pràctica d’indagació, pot ajudar a promoure un cert grau de creativitatentre l’alumnat.

paraules clauTreball pràctic investigatiu, composició centesimal, reacció química, fórmules empíriques.

abstract

One of the topics in first year chemistry in high school in Catalonia is the determination ofempirical formula and the centesimal composition of a compound. These are importanttopics in the section where the concept of amount of substance is studied.The determination of the percentage of an element in a compound can be made by spectros-copic methods or by simpler methods to allow the students to understand how they canmanage their knowledge to obtain the empirical formula of a compound.In this article, a way to carry out the determination is explained as simple practical workand it is shown that it is possible to present the practical work as an inquiry. This methodcan help to promote a certain degree of creativity among the students.

key wordsLaboratory work, inquiry, centesimal composition, chemistry reaction, empirical formula

_ _q Q_ q g

IntroduccióEl que s’exposa a continuació,

és fruit de diferents classes fetesa alumnes de primer de batxille-rat, en què se’ls ha proposat queresolguin quin percentatge decarboni hi ha en una petxina i deles diferents idees, propostes iaccions que hi han sorgit, aixícom de quina manera s’han anatresolent les dificultats que s’hananat plantejant en el desenvolu-pament de l’activitat.

Les intervencions del professorestan escrites en cursiva.

Plantejament del problema.Discussió prèvia a l’aula

Històricament, la fórmula delscompostos s’ha anat establint peranàlisi, de manera que cada undels elements que formen uncompost ha estat identificat perles propietats que el caracteritzen.

En aquest cas, es fixa l’atencióen unes petxines recollides de laplatja que sabem que contenenàtoms de carboni en forma decarbonat de calci. El problemaque se’ns presenta és com podemsaber quin percentatge de carbo-ni contenen aquestes petxines.

Per trobar-ho, podem agafar lareferència dels mètodes empratspels químics en el segle XIX quanvolien determinar el percentatgede carboni que hi havia en uncompost orgànic. El que feien erapesar una mostra del compostamb la màxima precisió, el cre-maven amb excés d’oxigen, enrecollien el diòxid de carboni for-mat i en mesuraven la quantitat.

Sabent aquest procediment esplanteja als alumnes la preguntasegüent:

Com podríem «convertir» el carboni delcarbonat de calci en diòxid de carboni?

Dues noies responen que elcarbonat de calci reacciona ambels àcids i es forma CO2 en lareacció. Qui fa aquesta propostarecorda que, en una pràctica allaboratori, ha comprovat que unstrossets de petxines de la platja

que el professor ha informat quesón carbonat de calci, reaccionenamb l’àcid clorhídric, i l’eferves-cència correspon al CO2 format.

El professor indica que tambées pot escalfar fortament el car-bonat de calci i es converteix enCO2 i CaO. El professor indica, amés, que aquest és el procésfonamental de la fàbrica deciment que queda a pocs quilò-metres de la localitat, però lainformació deixa força indife-rents els estudiants.

S’escriuen les dues reaccionspossibles:

CaCO3(s) + 2HCl(aq) � CO2(g) +CaCl2(aq) + H2O(l)

CaCO3(s) � CO2(g) + CaO(s)Recordem que la finalitat és trobar

el percentatge de carboni que hi haen el carbonat de calci.

Què farem un cop haurem obtingutel CO2?

Hi ha alumnes que diuen quecal pesar-lo. La majoria no sapquè fer-ne. Potser no s’ha plante-jat prou bé la pregunta i es for-mula d’una altra manera:

El que necessitem és saber els molsde CO2, perquè són els mateixos queels mols d’àtoms de carboni en el car-

bonat de calci. Com podríem saber elsmols de CO2 format?

Uns quants estudiants recordenara que el tema que s’està treba-llant és la determinació de fórmulesempíriques i que han fet algunsproblemes on precisament calculenels mols d’àtoms de carboni en uncompost coneixent els mols de CO2.

El CO2 és gas en condicionsambientals. Canviarà la massa de lapetxina un cop escalfada fortament?

Això fa que bastants alumness’adonin que si es pesa una mos-tra, s’escalfa fort i, un cop freda,es torna a pesar, la pèrdua demassa serà la massa de gas.D’aquí poden trobar els mols d’à-toms de carboni en la mostra.

D’altra banda, el volum molar d’ungas en condicions normals a 25ºC ésde 24.4 litres. Serveix aquesta infor-mació si volem utilitzar la reacció delcarbonat de calci amb l’àcid permesurar els mols de CO2?

Per evitar que els alumnes noperdin el fil del que s’ha fet finsaleshores, els dos mètodes discu-tits es posen en dues columnes ies comença a redactar dos proce-diments alternatius que s’inclo-uen al quadre 1.

Treb

all

prà

ctic

al

lab

orat

ori

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

41

material per a l’alumne

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

42

Alternativa 1: escalfar fortament Alternativa 2: reacció amb un àcid

Passos del procediment que es van consensuant:

1. Triturar la mostra de petxina.

2. Pesar un gresol amb la mostra.

3. Escalfar fort.

4. Deixar refredar i tornar a pesar.

5. Fer els càlculs.

Com podem estar segurs que s’ha format tot el CO2 possible?

Aquesta pregunta estranya bastants alumnes, que donen

per suposat que les coses funcionen a la perfecció a la pri-

mera. Davant la insistència del professor, es retoca el pro-

cediment emprat al començament:

4. Deixar refredar i tornar a pesar.

5. Tornar a escalfar fort.

6. Deixar refredar i tornar a pesar, per assegurar-se que ja

no hi ha més pèrdua de massa, en cas contrari, caldrà

repetir l’operació una altra vegada.

7. Fer els càlculs.

Passos del procediment que es van consensuant:

De quina manera és pot saber el volum de gas generat en la reac-

ció?

Les propostes són:

a) Tapar el matràs amb un globus.

b) Un tap connectat a una xeringa i que es vagi omplint de

gas (figura 1).

El professor diu que hi ha un tercer mètode i fa un esque-

ma sobre com es pot recollir un gas sobre aigua (figura 2).

1. Pesar la mostra de petxina.

2. Fer el muntatge per recollir el gas.

3. Afegir-hi l’àcid (HCl, 2 M) en excés i recollir el gas.

4. Mesurar el volum de CO2.

5. Fer els càlculs.

En l’anàlisi de les dues possibilitats, hi queda descartat el

mètode del globus, atès que tothom reconeix que potser el

globus s’infla molt poc perquè el gas queda a més pressió.

En no haver estudiat encara amb detall les lleis dels gasos,

prefereixen no endinsar-se en aquest terreny.

Quadre 1

Els muntatges proposats corresponen als esquemes que s’inclouen al quadre 2.

Alternativa 1: escalfar fortament Alternativa 2: reacció amb un àcid

Figura 1 Figura 2

Quadre 2

_ _q Q_ q g

Les xeringues de què disposempoden mesurar fins a un màxim de60 cm3. Les provetes, fins a 250 cm3.Això condiciona la massa inicial de lamostra que hem d’agafar. Si és moltgran, el volum de gas serà superioral que podem mesurar, si és massapetita, obtindrem tan poc gas quedifícilment el podrem apreciar.

Si volem obtenir entorn dels 50cm3 de gas, amb quina massa de car-bonat de calci és convenient treba-llar?

En uns experiments fets anterior-ment, s’ha trobat que 100 g deCaCO3 generen 1 mol de CO2, que,en condicions normals a 25ºC, són24,4 L.

Uns quants alumnes calculen,mitjançant una «regla de tres»,que la massa ha de ser tan petitacom de l’ordre d’uns 0,2 g (hi haqui necessita ser informat que 1litre correspon a 1.000 cm3).

Si seguim l’alternativa 1 (escal-far fortament), necessitarem teniruna massa més gran, en cas con-trari, les balances de què dispo-sem no marcarien la diferènciade pes. Prenem de l’ordre de 2 g.

Abans de començar, és millor asse-gurar-se de quina temperatura calassolir perquè el carbonat de calci dela petxina es descompongui enCO2(g) i CaO(s). Si escric, en un cer-cador a Internet, «forn de calç», el pri-mer enllaç que hi trobo, em porta a:http://ca.wikipedia.org/wiki/Forn_de_cal%C3%A7, i aquest, a:http://lafura.cat/suplements/arxi-us/ARXIUS/PAISATGE/fitxa%201/PAISATG1.HTM, on hi ha la informa-ció del quadre 3El professor aclareix que, qui haescrit el text, on diu «anhídrid carbò-nic», es refereix al CO2.

La dada que cal arribar a 800 ºCi que, amb el bec de Bunsen, nohi arribarem, fa que quedi des-cartada l’alternativa 1.

Potser, en alguna sortida a la mun-tanya o en una excursió, heu vistforns de calç antics actualment aban-donats. En la nostra comarca, hi ha

molta roca calcària i sempre hem dis-posat de fusta. La calç (òxid de calci)s’ha fet servir per a la construcciódurant molts segles.

Per tant, ens quedem amb elsdos procediments dissenyats al’alternativa 2.

Es fan sis grups (total 19 alum-nes), tres dels quals seguiran elprocediment de recollir el gasamb una xeringa, els altres tres elrecolliran sobre aigua.

Quin material ens caldrà per realitzar cada un dels procediments?

• matràs d’Erlenmeyer 250 mLamb tap foradat;

• recipient gran o cristal·litzador iproveta de 100 mL;

• xeringa gran;• solució HCl 1 mol dm-3;• mostra de la petxina;• tub de goma;• balança (amb sensibilitat de

0,01 g).

Perquè no oblidin els passosdissenyats, es facilita a cada estu-diant un full resum del procedi-ment consensuat (annex 1).

És important recordar que teniuprou temps per repetir la determina-ció més d’una vegada.

La quantitat de dissolució HCl hade ser d’uns 50 mL.

A més, es fa mirar el pictogra-ma de seguretat del flascó deHCl. El professor indica on són lesulleres de seguretat. Tots agafenles ulleres. La majoria se lesemprova, després se les deixasobre el cap o les té ben posadesdamunt la taula de treball.

Resultats obtingutsEls grups que utilitzen el mun-

tatge amb la xeringa, necessitenlubricar-la molt bé amb vaselinaperquè l’èmbol es mogui ambfacilitat. Malgrat això, observenque el volum obtingut els porta aresultats de l’ordre d’un 7 % od’un 8 % de carboni en el carbo-nat de calci en la petxina.

Els grups que recullen el gas, acausa del desplaçament d’aigua,hi troben percentatges d’un 10 %,aproximadament

No tenen gaires dificultats en lamanipulació.

El que els costa més, és tenir laproveta ben plena d’aigua i inver-tida dins el cristal·litzador. Totsnecessiten una demostració prè-via de com ho han de fer.

Posen uns 50 mL de la solucióHCl 1 mol dm-3 en el matràs,pesen la mostra (prèviament, elprofessor n’ha fet trossos petitsd’uns 0,2 g), la llancen dins elmatràs i el tapen immediatament.

Anàlisi dels resultatsEn realitat, podem comprovar si el

percentatge que heu trobat a la mos-tra és el que hauria de tenir si fostota de carbonat de calci.

Si faig el càlcul, sabent la fórmula,em dóna que el percentatge de carbo-

Treb

all

prà

ctic

al

lab

orat

ori

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

43

En les valls del Foix, del Gaià deMiralles i del massís del Garraf,era [el forn de calç] una activitatmolt habitual i aquest era untreball complementari en elcicle de feines del pagès.El procés de transformació de lapedra en calç es feia per com-bustió, en un forn de formarodona a dins la terra o a laroca. Es necessitaven temperatu-res de 800 °C perquè el carbonatcàlcic s'alliberés de l'anhídridcarbònic i passés a òxid de calci.La calç obtinguda tenia moltesaplicacions: servia per emblan-quinar, per desinfectar, perensulfatar les plantes contra lesplagues i per a la construcció.

(http://lafura.cat/suplements/arxius/ARXIUS/PAISATGE/fitxa%201/PAISATG1.HTM)

Quadre 3

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

44

ni ha de ser del 12 %. Quin percen-tatge n’hi heu trobat vosaltres?

La diversitat de resultats obreun debat entre ells. Queda clarque el mètode de recollir el gasomplint una xeringa no és tan bocom semblava, malgrat que, ambel segon procediment, tampoc noes troba el percentatge que sesuposa que té.

Quines accions del procediment queheu seguit sembla que es podrienmillorar i en reduirien l’error?

Unànimement, la culpa és delmaterial i de l’instrumentalemprat: xeringa de plàstic que nofunciona bé, balança que té poca«precisió»... A més, alguns estu-diants reconeixen que han tardatuna mica massa de temps entreles dues accions de llançar lamostra i de tapar el matràs.

Realment, aquestes xeringuestenen el problema que hi ha força fre-gament i, per tant, possiblement elvolum que marquen és de gas CO2

comprimit i no pas a la pressióatmosfèrica, és a dir, hem obtingut elgas que caldria, però no hem pogutmesurar el volum correctament.

Quina era la sensibilitat dels apa-rells i dels instruments de mesura queheu fet servir en aquest experiment?

La pregunta sorprèn l’alumnat.Cal tornar a agafar una proveta, ferobservar als nois i noies que la sen-sibilitat és de 2 mL i que la xeringatambé està graduada en 2 mL.

Alguns estudiants hi afegeixen,a la llista de millora del procedi-ment: «Usar una proveta i unaxeringa amb més sensibilitat».

El procediment de recollir el gas demanera que desplaci aigua, potsertambé té algun inconvenient i hi hadetalls que no hem tingut en compte,per exemple: en el volum de gas quellegim, hi ha el CO2, però també unamica de vapor d’aigua.

Ara, uns quants hi afegeixen, a lallista: «Caldria tenir en compte elvolum ocupat pel vapor d’aigua».

Per últim, faré una demostraciód’una propietat característica del gasdiòxid de carboni que pot explicarque, malgrat que veiem que el tros depetxina desapareix i es forma CO2, elvolum de gas recollit és inferior alque hauríem de tenir.

El professor mostra una ampo-lla d’una beguda carbònica(aquesta vegada, una gasosa),tancada i per estrenar. Fa veureque, dins, només s’hi observa unlíquid transparent, és a dir,només en veiem una fase. Araobre l’ampolla i s’hi formen nom-broses bombolles de gas.

El gas que ara s’escapa és CO2,que abans estava dissolt. El CO2 ésun gas força soluble en aigua.

Sabent això, què caldria fer amb elprocediment per recollir tot el gas quees forma?

Les propostes dels estudiantssón força interessants: fins i totsuggereixen de canviar l’aiguaper oli o de substituir l’aigua perla gasosa, que «com que ja té gas,ja no s’hi dissoldrà més»1.

La «pèrdua» de volum de gasatesa la solubilitat que presentaen aigua, es produeix en els dosprocediments, encara que, quanes recull amb una xeringa, l’errorés causat, sens dubte, per la pocafacilitat que té l’èmbol de lliscar.

ConclusióAquest treball pràctic realment

necessita molt més temps de l’ha-bitual per poder ser realitzat. Lamajor part s’inverteix en la planifi-cació i en l’anàlisi dels resultats.

Als estudiants, se’ls insisteixque no es tracta d’obtenir el valorcorrecte, sinó de provar la millormanera possible de posar enpràctica una idea i de poder ava-luar si aquesta és prou bona o sies pot millorar.

Tots els estudiants reconeixenque el fet que, en lloc de seguir unfull d’instruccions, hagin anat ela-borant el procediment, els ha per-mès intervenir-hi més directament.

Es podria dedicar molta mésatenció a l’anàlisi dels resultats ifer, per exemple, les correccionsal volum mesurat, tenint encompte la pressió del vapor d’ai-gua a la temperatura de l’experi-ment. Una altra millora seria ferla lectura del volum, tot igualantles pressions del gas recollit ambla pressió atmosfèrica (vegeu elmètode en el protocol «Com espot determinar la massa atòmicadel magnesi» a la web del CDEC:http://www.xtec.es/cdec/recursos/pagines/practicq.htm).

AnnexA la pàgina 41, mostrem l’es-

quema subministrat als alumnescom a recordatori dels passosque cal seguir per fer els càlculsde l’experiment sobre la determi-nació del percentatge de carboni.

Josep Corominas Viñas, és professor de

Física i Química de l’Escola Pia de

Sitges. Llicenciat en ciències químiques

per la Universitat de Barcelona, profes-

sor de física i química a l’Escola Pia de

Sitges. Ha impartit nombrosos cursos de

formació del professorat i escrit uns

quants articles sobre treballs pràctics de

química en diverses publicacions.

jcoromi6@xtec.cat

Tots els estudiantsreconeixen que el fetque, en lloc de seguir unfull d’instruccions, haginanat elaborant elprocediment, els hapermès intervenir-hi mésdirectament.

1. No seria una bona solució: es desprendria gas procedent de la beguda i se n’obtindria més del que es forma en la reacció.

_ _q Q_ q g

Nov

es t

ecn

olog

ies

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 4

5- 5

0

45

L’aprenentage de la química ambsensors: casos pràctics, utilitat ivaloracióLearning chemistry with sensors: practical examples, usefulness and evaluation

Montserrat Tortosa Moreno / IES Ferran Casablancas (Sabadell) / CRECIM (Centre de Recerca per al’Educació Científica i Matemàtica) Universitat Autònoma de Barcelona

resum

Una de les noves tecnologies de la informació i la comunicació a les aules de ciències és laconstituïda pels equips de captació automàtica de dades, que permeten visualitzar en tempsreal els gràfics del fenomen que s’està experimentant.Els avantatges que pot suposar l’ús d’aquests equips van molt més enllà de la motivació delsestudiants: un ús adient millora la capacitat d’interpretació de gràfics, una presa de dadescurta deixa temps lliure per realizar unes altres activitats, com ara la discussió i la interpre-tació dels resultats o el treball del control de variables, i aquesta tecnologia permet tambémesurar fàcilment algunes magnituds difícils d’obtenir amb els equips clàssics.

paraules clauEXAO, captació automàtica de dades, experiments en temps real, MBL, sensor.

abstract

Dataloggers are one of the new ICT devices in the Science classroom. This equipment allowsvisualization in real time of the variables of an experiment. The advantages for using this material go further than simply motivating students: correctlyused it can improve the ability to interpret graphics. Further the time of data-capture is veryshort in comparison with traditional equipment. This fact can leave time for other activitiessuch as discussion and interpretation of the results or working with variables. Anotheradvantage of this technology is the increased possibility of measuring magnitudes whichwere difficult to measure with traditional equipment.

key wordsautomatic data-capture, real time lab experiments, MBL, sensor.

DO

I: 1

0.24

36/2

0.20

03.0

2.7

htt

p:/

/scq

.iec.

cat/

scq

/in

dex

.htm

l

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

46

IntroduccióDurant els últims anys, hem

assistit a una evolució acceleradade les tecnologies de la informa-ció i la comunicació (TIC) enàmbits diversos de les nostresvides i també del món educatiu.Tot i la varietat de tecnologies iusos que existeixen, hi ha con-sens a considerar que el fet d’uti-litzar-les motiva l’alumnat, i lamotivació és un pilar essencialper voler aprendre més.

Una d’aquestes tecnologiescomporta l’ús de sensors perprendre dades experimentals, irep noms diversos, com ara expe-riments en temps real, MBL (micro-computer based laboratoris), EXAO(experiències assistides per ordi-nador), probeware o datalogger.

La utilització dels sensors enl’aprenentatge de les ciències, engeneral, i de la química, en parti-cular, pot ser un element quevagi més enllà de la motivació. Éscert que emprar-los constitueixun incentiu per a un nombre sig-nificatiu d’alumnes, però seriapobre fer-ne un ús que tan solspretengués augmentar l’interèsdels aprenents. Per treure profitde les potencialitats que tenen,convé utilitzar els sensors alslaboratoris docents de químicafent servir el bagatge que ensdóna la recerca en didàctica. I,fins ara, la major part de recer-ques dutes a terme sobre els pro-cessos d’ensenyament-aprenen-tatge amb sensors, s’han realitzaten el cas de la física, però sónencara escasses en unes altresdisciplines, com ara la química ola biologia (Hogarth i altres,2006). Per això, tot i que els resul-tats que es tenen (Nakhleh ialtres, 2002) revaliden el poten-cial d’aquesta eina, l’ensenya-ment de la química amb sensorsproposa el repte de fer camí nou.

La tecnologia de treball ambsensors al laboratori

Els equips consten de sensorsconnectats a una interfície que, ala vegada, està connectada a l’or-dinador, de manera que el con-junt permet veure el gràfic del’experiment en temps real.

Els sensors transformen unamesura física en una tensió elèc-trica; la interficie actua de trans-formador analogicodigital (A/D) iels programes informàtics de l’or-dinador permeten realitzar duesfuncions bàsiques: configurar lapresa de mostres (com ara la fre-qüència de presa de dades i eltemps total) i ensenyar en panta-lla taules de dades i gràfics quees van generant en temps real. Sies vol, també se’n pot mostrar lagravació en vídeo, i no es pot obli-dar el tractament del gràfic pos-terior a la presa de dades.

Poden utilitzar-se sensors de lamajoria de magnituds d’ús habi-tual a les aules de ciències, comara de pressió, de pH, de tempe-ratura, de concentració d’oxigen,de ritme cardíac, de força, deposició, etc.

Materials disponibles per a l’úsde sensors a les classes de quí-mica

En el moment d’escriure aquesttreball, Catalunya és l’únicacomunitat autònoma que dispo-sa, de manera general, d’equipsde captació automàtica de dadesa les aules de secundària. ElDepartament d’Educació ha dotattots els instituts d’ensenyamentsecundari amb una aula de novestecnologies per a les ciències, queinclou sensors, ordinadors, inter-

fícies i un microscopi que permetvisualitzar en pantalla les prepa-racions en temps real. Poden tro-bar-se materials per ser utilitzatsa l’aula, elaborats seguint els cri-teris didàctics esmentats, al bus-cador de llicències delDepartament d’Educació(http://phobos.xtec.es/sgfprp/entra-da.php), on hi ha les memòriesdels treballs elaborats durant elperíode de llicència d’estudis.Concretament, els treballsd’Aparicio (1999), Lalana (2002) iTortosa (2005) contenen explica-cions per treballar pràctiques dequímica amb sensors. També espoden trobar materials elaboratsper diversos autors a la pàginaweb del CDECT (Centre per a laDocumentació i Experimentacióen Cièncieshttp://www.xtec.es/cdec/index.htm),.Les webs de les cases comercialssón una bona font per conèixerles característiques dels sensorsdisponibles i poder-ne fer l’adap-tació a l’ús didàctic.

Exemples concrets d’aplicació al’aula

Els sensors no han de substituiruns altres instruments de mesuramés senzills, tret que el fet d’uti-litzar-los comporti avantatgesrespecte als equips tradicionals.

Per aquest motiu, tot seguit esproposen algunes experiències

l’ensenyament de laquímica amb sensorsproposa el repte de fercamí nou

Figura 1. Esquema d’un equip EXAO (experiència assistida per ordinador)

_ _q Q_ q g

per practicar-les al laboratori uti-litzant sensors que presentenavantatges respecte als equipsclàssics. Els exemples que es pre-senten en aquest treball estanelaborats amb l’equip Multilog,que utilitza el programariMultilab, amb el qual han estatproveïdes les aules de noves tec-nologies per a les ciències.

Experiència amb el sensor detemperatura

Aquesta activitat és molt senzi-lla. El disseny experimental per-met escalfar líquids inflamables ipot ajudar a entendre que no totsels líquids bullen a la mateixatemperatura, ni tots són «calents»en bullir. Està destinada a alum-nat dels primers cursos d’ESO,però l’experiència personal m’hademostrat que si es fa fer la pre-dicció dels gràfics a estudiants deprimer de batxillerat, les respos-tes que s’obtenen són, com amínim, mereixedores d’una refle-xió.

En el cas que es presenta aquí,s’hi estudia la variació de tempe-ratures durant l’escalfamentsimultani d’acetona i alcohol etí-lic comercial (96º), mitjançant unbany de sorra casolà construïtamb una safata metàl·lica queconté sorra. El conjunt s’escalfaamb un fogó elèctric. Sobre elbany de sorra, s’hi col·loquen dosvasos amb el mateix volum d’a-cetona i alcohol, i es posen aescalfar. Aquest muntatge téavantatges respecte als banysd’aigua clàssics: sobre la sorra,els vasos són estables i l’absènciad’humitat fa que no es deterioril’equip.

Mentre es va realitzant l’expe-riència, es veu que l’acetona arri-ba a bullir amb bombolles visi-bles, i la seva temperatura esmanté constant i inferior a la del’alcohol etílic, que segueix escal-fant-se abans de bullir.

Experiències amb el sensor depressió

Les variacions de pressió en unexperiment són laborioses dedeterminar amb els equips clàs-sics dels laboratoris que hi ha alscentres docents, en canvi, fer-hoamb un sensor de pressió és sim-ple en força casos. Això obre ungran ventall de possibilitats.

Per seguir quantitativament l’e-volució de la pressió en un expe-riment, pot utilitzar-se un mun-tatge experimental senzill, con-sistent en un matràsd’Erlenmeyer tancat amb un tapde goma travessat per una agullahipodèrmica connectada al sen-sor de pressió. Si és necessari,d’acord amb el procés que es vul-gui estudiar, pot incorporar-se alconjunt una segona agulla que

travessi el tap de goma. Aquestaagulla estarà connectada a unaxeringa que permeti afegir líquidsal procés. Cal vigilar que la midade la boca del matràsd’Erlenmeyer i la del tap siguinadients, a fi que tot quedi bentancat i es puguin evitar pèrduesde gas.

Amb aquest muntatge, espoden treballar conceptes comara la pressió de vapor delslíquids i la variació provocada perla temperatura (submergint elconjunt en un bany d’aigua), lavelocitat de reacció en cas devariació de gas, o bé determinarla massa molar de líquids volàtilsi estudiar uns altres processosque comportin variacions depressió (protocols detallats aTortosa, 2005).

Nov

es t

ecn

olog

ies

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

47

Figura 2. Vasos amb acetona i etanol escalfant-se en un bany de sorra construïtamb materials casolans, amb els sensors de temperatura a l’interior. A la dreta,s’hi poden veure els resultats obtinguts de l’experiència

Figura 3. Muntatge per mesurar la pressió de vapor. A la dreta, el gràfic obtinguten una determinació de la pressió de vapor de l’acetona.

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

48

Experiències amb el sensor depH

Una de les aplicacions que potfer-se a l’aula utilitzant sensorsde pH, és l’estudi del comporta-ment de les dissolucions regula-dores. L’experiència consisteix amesurar simultàniament lesvariacions de pH d’una solucióreguladora i d’aigua desionitzada,en afegir quantitats iguals d’àcidi de base a cadascuna. Aquestsenzill experiment permet il·lus-trar el comportament de les dis-solucions tampó, i és útil per aju-dar els estudiants a justificar sialguns líquids d’ús comú tenencomportament regulador del pH.

Recerques sobre l’ús de sensorsen processos d’ensenyament-aprenentatge de la química

La idea que l’aprenentatge sig-nificatiu és possible en el labora-tori, si als estudiants se’ls donenoportunitats de manipular equi-pament i materials per tal depoder construir coneixementsobre els fenòmens i els concep-tes científics que hi estan relacio-nats, està força acceptada.Malgrat tot, no s’hauria d’obviarHofstein (2007), coautor de duesde les revisions més exhaustives

sobre el treball al laboratori dequímica i l’aprenentatge delsalumnes (Hofstein i Lunetta,1982, 2004), quan afirma que larecerca en didàctica no ha trobatrelacions simples entre les expe-riències de laboratori i l’aprenen-tatge dels estudiants.

Si ens centrem en el treballamb sensors, diversos estudisassenyalen que la utilització d’a-quest instrumental per si sol noés suficient per assegurar lamillora en l’aprenentatge de con-ceptes científics, sinó que calplantejar-lo amb enfocamentsdidàctics adients (Pintó i Aliberas,1996) i un bon disseny de l’activi-tat experimental, ja que constitu-

eix una bona eina per estudiartemes interdisciplinaris i propo-sar continguts nous. S’han d’evi-tar les pràctiques tipus receptade cuina, en les quals els alum-nes actuen sense cap iniciativapersonal. En aquest sentit, es pro-posa crear una estructura delsguions de pràctiques seguint uncicle d’aprenentatge (Pintó ialtres, 1999) i fer-ne una aplicacióa l’aula en què la predicció de laforma del gràfic i de l’evoluciódel fenomen per part dels alum-nes, com també la comparacióposterior dels resultats obtingutsamb les prediccions i amb elmodel teòric, siguin rellevants.

Figura 4. Muntatge per comparar les variacions de pH en afegir àcid o base a aigua amb gas i a aigua desionitzada. Resultatsobtinguts.

Figura 5. Cicle d’aprenentatge en un experiment (Pintó i altres, 1999).

_ _q Q_ q g

En l’ús dels sensors per apren-dre química, hi destaca el treballpioner de Nakhleh i Krajcik(1994), que conclou que treballaramb aquesta tecnologia pot con-tribuir a fer conèixer de maneramés profunda els àcids, les basesi el pH. En treballs posteriors, s’hiassenyala l’interès de tenir elpunt de vista dels estudiantssobre la seva tasca quan utilitzensensors (Nakhleh i altres, 2002),com també en indagacions cientí-fiques guiades (science-guidedinquiries) (Minster i Krauss, 2005).Quan es demana l’opinió alsestudiants que treballen ambindagacions científiques guiades iMBL, s’ha comprovat que l’alum-nat integra aquest utillatge comuna manera més d’obtenir dadesexperimentals i se centra en elsconceptes de química que el pro-fessorat vol que treballi (Tortosa ialtres, 2007b). Pel que fa a lespossibles dificultats tècniquesamb l’equipament, s’ha vist quenomés un nombre reduït d’alum-nes (5 de 79) no aconsegueixenconfigurar correctament la presade mostres la primera vegadaque l’utilitzen (Tortosa, 2007).

Què ens pot aportar de nou eltreball amb sensors?

De tots els avantatges que enspot aportar el treball amb sensorsrespecte als equips clàssics, calremarcar-ne els tres següents: 1)presa de dades ràpida amb un dis-seny adequat; 2) obtenció del grà-fic del fenomen que s’està produ-int en temps real, i 3) obtenció demesures dificultoses d’aconseguiramb els equips clàssics.

Presa de dades ràpida Amb un disseny adient, la

presa de dades experimentals potdurar segons o pocs minuts; aixòporta principalment a disposard’un bé escàs, el temps, que elpodem aprofitar de diversesmaneres d’acord amb els objecti-

us plantejats. Un ús clàssic és fermés mesures, per poder realitzarmés càlculs estadístics i obteniruns resultats més fiables. Peròamb les poques hores de què dis-posem a les classes de ciències,podem plantejar-nos uns altresusos del temps. Hauríem de con-siderar el fet d’utilitzar-lo per dura terme tasques que comportes-sin activitats més creatives perals estudiants, com ara la discus-sió dels resultats obtinguts; fer-los participar en el disseny d’ex-periments nous relacionats ambl’estudi o el control de variables, il’execució i discussió d’aquestsexperiments nous. Activitats queels duran a utilitzar les seveshabilitats cognitives d’alt nivell(Zoller i Tsaparlis, 1997) i quepoden conduir-los a un aprenen-tatge més significatiu.

Obtenció del gràfic en temps realHi ha moltes recerques sobre

els beneficis d’aquest fenomenque fa que es puguin interpretarels resultats a mesura que es vanproduint. S’ha demostrat que afa-voreix la comprensió i la interpre-tació de la gràfica (Beichner,1990) i que pot afavorir les capa-citats de raonar (Friedler i altres,1990), com també la comprensióconceptual (McRobbie i altres,2002; Sáez i altres, 2005).

D’altra banda, veure i acostu-mar-se al fet que els gràficsobtinguts no són com els teòrics,permet treballar i millorar leshabilitats per interpretar-los(Sassi i altres, 2005). D’una mane-ra més general, comparar elsresultats obtinguts amb les pre-diccions pròpies i amb els valorsteòrics, com també interpretar lesdiferències obtingudes, permet,per exemple, treballar les compe-tències d’extreure conclusionsbasades en proves i entendre lainvestigació científica, qüestionsavaluades internacionalment(PISA, 2006).

Obtenció de mesures dificulto-ses d’aconseguir amb els equipsclàssics

En molts casos, aquesta tecno-logia té clars avantatges respecteals equips clàssics (Tortosa ialtres, 2007a). Un exemple elconstitueix l’esmentada obtencióde dades de variació de pressió,procés que resulta dificultós derealitzar amb els equips que hiha als laboratoris dels centresdocents. Un altre cas el trobemen la recol·lecció de dades auto-màtiques durant períodes llargsde temps, cosa difícil de portar aterme als instituts; sense oblidarel programari que permet operaramb els gràfics experimentals perobtenir-ne dades d’interès.

Quins problemes pot presentarl’ús d’aquesta tecnologia a lesaules?

Quan es pregunta al professo-rat sobre les dificultats d’organit-zar el treball experimental ambMBL (Sáez, 2006), les respostesapunten cap a diverses direc-cions: per una banda, esmentenel nombre d’alumnes que ha d’a-nar al laboratori i la infraestruc-tura material dels equips, que potfer que la quantitat d’estudiantsper equip sigui massa elevada perpoder assolir un bon nivell d’a-prenentatge o que no es disposide recanvis en cas de mal funcio-nament. Un altre factor que con-sideren limitador és el tempsnecessari per preparar l’equipa-ment i també les poques horeslectives dedicades al treball delaboratori.

També hi ha estudis (Sassi ialtres, 2005) que afirmen que unabona part de les dificultats que estroben a l’hora d’utilitzar aquestatècnica, provenen de la falta deformació del professorat per cap-tar els fonaments sobre els qualsse sustenta una proposta concre-ta d’utilització.

Nov

es t

ecn

olog

ies

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

49

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

50

Consideracions finalsLes activitats amb sensors

amplien el rang de fenòmens quees poden treballar als laboratorisde secundària i permet establiruna connexió més evident entreel fet que s’està estudiant i lesdades recollides en forma de tau-les o gràfics. Hi ha nombrososestudis, sobretot en el cas de lafísica, que mostren que un enfocadient pot ajudar significativa-ment a construir coneixement,però falten encara estudis sobreefectes concrets de la utilitzaciód’aquests equips en el cas de laquímica. Aquest pot ser un camíben interessant de recórrer.

Referències bibliogràfiquesAPARICIO A. (1999) L’organització

de l’aula en la realització deTreballs pràctics de ciències.(http://www.xtec.es/sgfp/llicen-cies/199899/memories/aaparicio.pdf)

BEICHNER, R.J. (1990). The effect ofsimultaneous motion presenta-tion An. meeting Natl Ass. Res.Sci. Teach.,

FRIEDLER, Y., NACHMIAS, R., LINN, M.C(1990). Learning scientificreasoning skills MBL. J. Res. Sci.Teach., 27 (2), 173-191.

HOFSTEIN, A. I MAMLOK-NAAMAN R.(2007)The laboratory in scienceeducation. The state of the art.Chem. Ed. Res. Pract., 8 (2), 105-107

HOFSTEIN A. AND LUNETTAV.N.,(1982), The role of the laborato-ry in science teaching: neglec-ted aspects of research, Rev.Educ. Res. 52, 201-217.

HOFSTEIN A. AND LUNETTA V.N.,(2004), The laboratory in scienceeducation: foundation for the21st century, Sci. Ed. 88, 28-54.

HOGARTH S, BENNETT J, LUBBEN F,CAMPBELL B, ROBINSON A (2006)The effect of ICT teaching activitiesin science lessons on students’understanding of science ideas. InResearch Evidence in Education Library.London : EPPI-Centre, SocialScience Research Unit, Institute ofEducation. London.

LALANA, E. (2002). Adquisició auto-màtica de dades al laboratoride química…(http://www.xtec.es/sgfp/llicen-cies/200102/resums/elalana.html)

MINSTER J. & KRAUSS P. (2005)Guided inquiry in the scienceclassroom. in Donovan &Bransford eds.How StudentsLearn. Science in the classroom.http://www.nap.edu/cata-log/11102.html

NAKHLEH, M. B. & KRAJCIK , J. S.(1994). The influence of level ofinformation as presented bydifferent technologies on stu-dents’ understanding of acid,base, and pH concepts. Journalof Research in ScienceTeaching, 31, 1077-1096.

NAKHLEH, M. B., POLLES, J. & MALINA,E. (2002). Learning chemistry in alaboratory environment. In J.Gilbert, O. De Jong, R. Justi, D.Treagust, J. H. van Driel (Eds.),Chemical education: Towardsresearch-based practice (pp. 69-94). Dordrecht, The Netherlands:Kluwer Academic Publishers.

PINTÓ, R., ALIBERAS, J. (1996)“Approaches for the use of MBLin the secondary School” inProceedings of GIREP_ICPE

PINTÓ, R., PÉREZ, O & GUTIÉRREZ, R.(1999). Implementing MBL(Microcomputer BasedLaboratory) technology for the labo-ratory work in compulsory seconda-ry school science classes. STTISSpanish National report on WP1.

PISA 2006 Informe, competenciascientíficas para el mundo de maña-na OECD (http://www.oecd.org)

SAEZ, M, PINTÓ, R., GARCIA, P. (2005).Interconnecting concepts anddealing with graphs to studymotion. In: R. Pintó et D. Couso,(Eds), Proceedings of the FifhtInternational ESERA . Barcelona

SAEZ, M (2006). Estat de la implan-tació de l’aula de noves tecnolo-gies per al treball experimental aCatalunya en el curs 2004-05.(Departament de Didàctica de lesCiències Experimentals, UAB.

SASSI, E., MONROY, G., TESTA, I(2005). Teacher training aboutreal-time approaches:Research-base guidelines andtraining materials. Science edu-cation, 89 (1), 28-37

TORTOSA, M. (2005). Elaboració deguies didàctiques per a treba-llar a les aules de noves tecno-logies per a les ciències.(http://www.xtec.es/sgfp/llicen-cies/200405/memories/893m.pf)

TORTOSA M.; SAEZ M. PINTÓ R.(2007a). Experimentos en tiem-po real para los cursos de cien-cias en secundaria. InMembiela (coord.) Experienciasinnovadoras de utilización delas NTIC Educación Editora.http://webs.uvigo.es/educa-cion.editora/volumenes/Libro%203/C7_Tortosa.pdf

TORTOSA M. PINTÓ R., SÁEZ M.(2007b) Inquiry-oriented chemis-try with MBL. What do studentsthink they have been doing? Oralcomunication ESERA Conference2007. Malmö (Suecia)

ZOLLER, U. & TSAPARLIS, G. (1997).Higher and lower-order cogniti-ve skills: The case of chemistry.Res. Sci.e Ed., 27(1), 117-130

Montserrat Tortosa Moreno és

professora de Física i Química de l’IES

Ferran Casablancas de Sabadell.

Llicenciada en Ciències Químiques

(1982) i Biològiques (1988) per la UAB,

i Doctora en Química (2001) per la

UPC. Professora associada de química

a la UPC (1990-2005). Des del 2005 és

investigadora del Centre de Recerca

per a l’Educació Científica i

Matemàtica (UAB). mtortosa@xtec.cat

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 5

1- 5

7

51

L’electrificació del canvi químic.Els inicis al primer quart delsegle XIXElectrification of chemical changes at the beginning of C19th: the first 25 years

Pere Grapí i Vilumara / Centre d’Estudis d’Història de la Ciència. Universitat Autònoma de BarcelonaIES Joan Oliver. Sabadell

resum

La irrupció de la pila elèctrica de Volta en el territori de la química a principis del segle XIX varepresentar un repte important respecte a la concepció que es tenia del canvi químic. Lesaportacions de Humphry Davy, Michael Faraday i Jöns Jakob Berzelius a aquesta empresa vaninaugurar un nou discurs en la química que permetria tant interpretar de nou les reaccionsquímics com justificar les lleis que les regien.

paraules claucanvi químic, electricitat, Davy, polaritat, Berzelius..

abstract

The arrival of Volta’s battery to the chemical world at the beginning of C19th started animportant challenge for the traditional concepts of chemical change. The contributions ofDavy, Faraday and Berzelius to this cause announced the arrival of a new chapter in chemis-try that would allowed a new interpretation of chemical reactions and a justification of theirlaws.

key wordschemical change, electricity, Davy, polarity, Berzelius.

La química i les afinitats químiques

El canvi químic constitueix lapròpia essència de la química,perquè es tracta de l’aspecte queha permès diferenciar-la més béd’altres pràctiques i disciplines alllarg de la història. Això va seraixí perquè la química es va inte-ressar molt més per allò que dife-renciava els materials que no pas

per unes altres qualitats —comara la solidesa— que els mostra-va semblants. Malgrat que unabona part dels canvis químicsvan acompanyats de canvis sen-sibles (colors, olors, textures,fases...), les interaccions íntimesde les substàncies que reaccionenno són assequibles als nostressentits. A partir del segle XV, elssavis implicats en la pràctica de

la química van començar a utilit-zar el terme «afinitat» per inten-tar explicar i, precisament, visua-litzar els canvis químics.

A la segona meitat del segleXVIII, en determinats cercles il·lus-trats, es va començar a parlar del’afinitat química com d’un con-cepte perfectament assimilat a laidea d’unió entre dues substàn-cies i, a partir del segle XIX, el

DO

I: 1

0.24

36/2

0.20

03.0

2.8

htt

p:/

/scq

.iec.

cat/

scq

/in

dex

.htm

l

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

52

terme va adquirir definitivamentel sentit d’atracció i de tendènciaa la unió entre dues entitats dis-tintes per formar-ne una de nova.El concepte d’afinitat ha verte-brat la majoria de les interpreta-cions sobre el canvi químic ques’han succeït històricament.Algunes d’aquestes visions vancoexistir temporalment en con-textos determinats i variats, enels quals van mostrar la seva uti-litat més enllà de la mera inter-pretació del canvi químic1.

El pensament d’Isaac Newtonno va deixar indiferent els quí-mics i, durant el segle XVIII, n’hiva haver molts que van trobarextraordinàriament persuasiva iprometedora la interpretació delcanvi químic en termes d’unesatraccions de curt abast entrepartícules. Aquest somni newto-nià, però, va començar a esvair-sedurant la segona dècada del segleXIX, quan es va perdre l’esperançad’explicar satisfactòriament elsfenòmens químics a partir de for-ces d’atracció de curt abast i denaturalesa anàloga a les forcesgravitatòries.

Química i electricitat abans de la pila de Volta

El descobriment de la pila elèc-trica per part de Volta al principidel segle XIX va obrir als químicsles fronteres d’un nou territorique va resultar força fructífer endiversos camps (exploracionspràctiques, innovacions teòri-ques, descobriments d’elementsdesconeguts i disseny d’una ins-trumentació nova de laboratori).No obstant això, va ser durant elsegle XVIII que l’electricitat enforma de guspires va entrar enles pràctiques químiques. A prin-cipis d’aquest segle XVIII, no esconeixia de l’electricitat gairemés d’allò que ja se’n sabia a

l’antiga Grècia, però, a meitat desegle, va haver-hi una proliferaciód’experiments elèctrics amb l’a-jut d’uns instruments cada copmés potents.

L’electrificació de la químicadurant el segle XVIII va suposar unapropament del territori de laquímica al de la física experi-mental. Els instruments elèctrics(màquines elèctriques, ampollesde Leyden i electròfors) vancomençar a ser habituals en lespràctiques químiques al costatd’altres aparells, com ara labomba de buit, el termòmetre oel baròmetre. Tots acompanyarenla química cap la seva aproxima-ció a la física experimental.Malgrat que, en aquest procés, hivan participar personalitats quevan aconseguir un determinatprestigi en el món de la química,cal puntualitzar que, en principi,van ser persones alienes a lespràctiques químiques les que vanobrir el pas de l’electricitat a laquímica (Grapí, 2008).

A la fi del segle XVIII, els fenò-mens elèctrics es coneixien fona-mentalment per les seves mani-festacions estàtiques i formavenpart de l’anomenada física experi-mental, una disciplina basada enl’ús d’una instrumentació pro-gressivament més sofisticada.Entre aquests fenòmens elèctrics,s’hi distingien els estudis o elsexperiments realitzats amb elec-tricitat artificial —produïda mit-

jançant la fricció entre determi-nats cossos— i els relatius a l’elec-tricitat natural —que la naturalesaoferia sense necessitat de sermanipulada. Els fenòmens elèc-trics naturals tenien l’origen enl’atmosfera o bé en els éssersvius, com era el cas del peix tor-pede i el de la contracció muscu-lar. La controvèrsia que es vaestablir en l’última dècada delsegle XVIII sobre l’origen d’aquestaelectricitat animal, escenificadaen les investigacions de LuigiGalvani i d’Alessandro Volta, vaacabar amb el descobriment, perpart d’aquest últim, de l’electrici-tat generada pel contacte entremetalls distints i la invenció pos-terior d’un instrument —la pilaelèctrica— que acabaria impul-sant una nova tradició en la quí-mica2.

La pila de Volta i laNaturphilosophie

Volta va escollir la RoyalSociety de Londres per anunciarel seu invent a través d’una cartaenviada al seu secretari JosephBanks el 20 de març de 1800. Lacarta va ser llegida, primer, el 26de juny a la Royal Society i publi-cada el mes de setembre següenta les Philosophical Transactions, larevista de l’esmentada institució.No obstant això, aquesta carta vaser coneguda, abans de ser publi-cada, per Anthony Carlisle iWilliam Nicholson. Tots dos, almaig del mateix any, van comen-çar a construir la seva pròpia pilaamb la qual van ser capaços dedescompondre l’aigua per elec-tròlisi. L’any següent, en el labo-ratori de la Royal Institution deLondres, el seu director, un joveHumphry Davy, va iniciar unesaccelerades investigacions peraprofitar el potencial analític dela pila de Volta. Finalment, l’octu-

1. Per una visió històrica succinta del paper de l’afinitat química en la interpretació del canvi químic, vegeu Grapí (2004).2. En relació amb aquests episodis, vegeu Pera (1992) i Pancaldi (2003).

durant el segle XVIII elsinstruments elèctricsacompanyaren laquímica cap la sevaaproximació a la físicaexperimental

_ _q Q_ q g

bre de 1807, Davy va poder anun-ciar la descomposició de la sosa ide la potassa —considerades cos-sos simples fins aleshores— i eldescobriment de dos metallsnous: el sodi i el potassi. El galva-nisme, la nova disciplina basadaen l’ús de la nouvinguda electri-citat voltaica, que havia tingutl’origen en el context de la fisio-logia animal i que s’havia mate-rialitzat en el territori de la físicaexperimental, va acabar en mansdels químics, qui, en estar mésben organitzats, en van saberexplotar el potencial al límit. Unclar exemple de com, entre terri-toris científics, també existeixendrets d’ocupació.

La invenció de la pila de Voltava ser acollida amb entusiasmepels seguidors del romanticismegermànic vinculats al correntfilosòfic de la Naturphilosohie, enentendre que proporcionava unajustificació empírica a les sevesidees. Aquest corrent consideravaque els fenòmens naturals reque-rien ser tractats no tant en ter-

mes de les partícules que consti-tuïen la matèria, sinó, més aviata partir de les forces que aquestamanifestava. Aquestes forces, amés, eren polars; cadascuna teniala seva contrària, com el magne-tisme, amb la polaritat nord osud, i l’electricitat, de signe posi-tiu o negatiu. Friedrich WilhelmJoseph von Scheeling, el filòsofromàntic que sistematitzà millorles idees de la Naturphilosophie, vapostular que tots els contrarispolars que s’observaven a lanaturalesa eren expressionsd’una mateixa força subjacent, és adir, les forces que la matèria posa-va de manifest —la llum, la calor,l’electricitat, el magnetisme i l’ac-ció química— es consideraven elsefectes d’aquesta força universal.Si això era així, llavors, hauria deser possible fer la conversió entreaquestes forces. En aquest con-text, la pila de Volta va aparèixercom un instrument que certifica-va la conversió de l’acció química(suposadament, en aquest cas,entre la salmorra i un dels

metalls de la pila) en l’electrici-tat. És fàcil d’entendre, doncs,que, per als seguidors de laNaturphilosophie, les afinitats quí-miques i les polaritats elèctri-ques estiguessin en una disposi-ció més bona per explicar deter-minats fenòmens que no pas lesforces newtonianes de curt abastassociades a les partícules de lamatèria.

Humphry Davy. La naturalesaelèctrica del canvi químic

La figura de Humphry Davy vaser crucial per al desenvolupa-ment de la química a la GranBretanya durant les dues prime-res dècades del segle XIX. La sevacarrera com a investigador va serpeculiarment diferent de la d’al-tres químics britànics situats pro-fessionalment en la química apli-cada i en l’ensenyament. Davy vagaudir, a diferència dels seuscol·legues, del mecenatge de l’a-ristocràcia i dels recursos posatsa la seva disposició per part d’or-ganitzacions com ara la RoyalSociety i la Royal Institution. Lesidees de la Naturphilosophie vantrobar una adequada acomodacióen l’esquema de Davy sobre lesafinitats químiques. No obstantaixò, no és segur que Davy esti-gués totalment compromès ambaquest corrent del romanticismealemany. Segurament, Davy vatrobar en la Naturphilosophie unacorroboració als dos pilars princi-pals de la tradició britànica en elsquals ell s’havia format: el cris-tianisme i el newtonianisme(Levere, 1971, p. 34). S’ha de tenirpresent que, entre els compromi-sos del newtonianisme, hi haviael de la creença en la uniformitatde les lleis de l’atracció astronò-mica per a tota la naturalesa i enel paper de Déu com a valedord’aquesta. D’altra banda, des del’ortodòxia cristiana, la unitat dela naturalesa es contemplavacom el resultat del pla diví de la

His

tòri

a i

nat

ura

lesa

de

la q

uím

ica

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

53

Figura 1. Fins al primer quart del segle XIX, la màquina elèctrica, l’electròfor i l’am-polla de Leyden van formar part de la instrumentació habitual als laboratoris dequímica.

Figura 2.Alessandro Volta i lapila elèctrica

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

54

creació i, en conseqüència, lesdiferents manifestacions de lesforces de la naturalesa estavensotmeses a una única llei dictadaper la divinitat. Sota aquestaperspectiva, la visió dinàmica deDavy sobre el canvi químic tambéreflectia el newtonianisme delsegle XVIII, en el qual estavenfonamentades tant la seva teoriade les afinitats com les sevesidees sobre la composició de lessubstàncies.

El descobriment de la pila elèc-trica i dels efectes químics de l’e-lectricitat que aquesta subminis-trava va obrir unes perspectivesnoves en les quals aviat s’integra-rien les afinitats químiques. Davyva creure que el corrent elèctricde la pila de Volta estava generatper una reacció química i que, enl’experiment de Carlisle iNicholson, aquest corrent era elresponsable de la descomposicióde l’aigua. A partir de 1801, Davyva portar a terme una sèrie d’in-vestigacions a la Royal Society,aprofitant el potencial analític del’electricitat voltaica, que vanacabar per convèncer-lo que l’afi-nitat química i la interacció elèc-trica eren manifestacions d’unamateixa força.

Figura 3. Humphry Davy treballant al

seu laboratori. Observeu les bateries

elèctriques sobre la taula.

Davy va llegir, el 20 de novem-bre de 1806, davant la RoyalSociety, la conferència bakeriana(en compliment del llegat deHenry Baker a http://www.inter-nostrum.com/insbil/index.php?lang=es-ca&palabra=Royalaquestainstitució), que duia per títol OnSome Chemical Agencis of Electricity(Davy, 1807). Aquesta dissertació—absolutament central enfrontde qualsevol consideració sobreles afinitats químiques en la pri-mera meitat del segle XIX— hapassat a la història de la químicacom l’episodi que va suposar lapresentació pública de la pila deVolta. Però aquesta conferènciatambé va proporcionar a Davyl’oportunitat de fer públiques lesseves primeres idees sobre lanaturalesa elèctrica de les afini-tats químiques, les quals va pre-sentar de forma més definitiva enel seu text de 1812: Elements ofchemical philosophy. Aquestes ideeses poden resumir de la manerasegüent: primera, dos cossos quetenen tendència a combinar-ses’electritzen amb polaritats con-tràries al posar-se en contacte,encara que anteriorment fossinelèctricament neutres. Segona,les forces que es generen a causad’aquesta electrificació acabenper unir els cossos per formar uncompost elèctricament neutre,encara que els components ambcàrrega elèctrica oposada roman-

guin elèctricament carregats enla nova combinació.

A partir d’aquesta posició teòri-ca, Davy va prendre partit peruna interpretació del canvi quí-mic en termes d’afinitats electi-ves3, afirmant que quan dos cos-sos que es repel·lien mútuamenteren atrets amb una intensitatdiferent per un tercer cos, n’erarepel·lida la substància energèti-cament més feble, amb la qualcosa deixava de formar part de lanova combinació. Les aportacionsde Davy, conjuntament amb lesde Hans Christian Oersted,André-Marie Ampère i MichaelFaraday, van constituir uns tímidsintents per construir una teoriaelectroquímica del canvi químicque acabaria completantBerzelius. Encara que aquestsúltims personatges van ser mésconeguts per les seves aporta-cions al camp de l’electromagne-tisme, també van reflexionarsobre problemes fonamentals dela química, com ara l’estructurade la matèria i el mecanisme del’acció química.

En particular, Faraday, quehavia estat ajudant de laboratoride Davy a la Royal Insitution,aviat va quedar persuadit per lacreença en la unicitat de les cau-ses dels fenòmens naturals i dela identitat entre les afinitats quí-miques, les forces elèctriques,magnètiques i gravitatòries. Igualque el seu mentor, Davy, les sevesidees de caire newtonià i pròxi-mes a la Naturphilosophie es vanacoblar satisfactòriament a lesseves profundes creences religio-ses. Faraday va dur a terme unaprolífica sèrie d’experiments ambgran rigor metodològic que el vanconduir a descobrir diverses lleisfonamentals sobre els fenòmensde la inducció i l’autoinduccióelectromagnètica, com també

3. El caràcter electiu de l’afinitat implicava que si una substància C tenia més afinitat per una substància A i no tant per unasubstància B, aleshores, quan C entrava en contacte amb un compost AB, es formava preferentment el compost AC i s’allibe-rava la substància B.

Les aportacions de Davy,Oersted, Ampère iFaraday, van constituiruns tímids intents perconstruir una teoriaelectroquímica del canviquímic que acabariacompletant Berzelius

_ _q Q_ q g

sobre els fenòmens de l’electròli-si.

A partir de 1815, Faraday vacomençar a interessar-se per pro-blemes químics, principalmenten l’àmbit de la química analíti-ca, en el qual es va guanyar unabona reputació. No obstant això,els seus estudis sistemàtics sobreels efectes químics del correntelèctric van haver d’esperar unsquants anys, fins al bienni 1832-1833, quan va establir les sevestres lleis sobre l’electròlisi(Cantor i altres, 1994, p. 31-36, 63-70). Després de descobrir aques-tes lleis, Faraday va intentarexpressar-les seguint els passosde Davy, com un reflex de lesrelacions que havien d’existirentre les forces elèctriques i lesafinitats químiques.

Jöns Jakob Berzelius. Afinitats químiques i polaritats elèctriques

Jöns Jakob Berzelius haviacomençat la carrera de medicinaa Uppsala el 1796 i, després depresentar la seva tesi sobre elsefectes terapèutics del correntelèctric, va començar a col·labo-rar amb el químic WilliamHisinger en investigacions elec-troquímiques, en el transcurs de

les quals va anar adoptant a poca poc la idea d’identificar lesatraccions elèctriques amb lesafinitats electives. Els resultatsanalítics d’aquestes investiga-cions el van dur a estudiar lesproporcions de combinació en lessubstàncies i, de retruc, a interes-sar-se per la teoria atòmica deDalton. A partir de 1811, el pro-grama d’investigació de Berzeliusva anar combinant les investiga-cions sobre l’electròlisi amb lesrelatives a les proporcions decombinació en les substànciesminerals i, al mateix temps, va

començar a formar-se l’opinióque la comprensió del canvi quí-mic estava irremeiablement vin-culada a variacions en l’estatelèctric dels components de lessubstàncies. Les descomposicionsque s’havien dut a terme amb lapila elèctrica se li van presentarcom a evidències que qualsevolfenomen de combinació o deseparació havia d’entendre’s comuna operació electroquímica.

Si, en mans de Davy, la pilaelèctrica s’havia convertit en unpoderós instrument analític quehavia conduït, per primera vega-da, a electrificar el canvi químic,en mans de Berzelius va esdeve-nir el mitjà per interpretar lescombinacions químiques no tansols en termes de proporcions dematèria combinada, sinó tambédels fluxos elèctrics que hi esta-ven implicats. No més tard de1811, Berzelius havia concebutamb caràcter general la naturale-sa elèctrica de tota combinacióquímica, en declarar que lamateixa causa que «dintre» lapila provocava combinacions idescomposicions, també havia decooperar en els mateixos fenò-mens «fora» de la pila. La concep-ció elèctrica del canvi químic ésdel tot deutora del procés decreació i comprensió d’un instru-ment: la pila de Volta.

[...] il est clair que la mêmecause, qui produït des combinai-sons ou des décompositions dansla pile électrique, doit coopéreraussi dans les mêmes phénomè-nes hors de la pile4. (Berzelius,1811, p. 257)

La poca atenció que Daltonhavia prestat al problema de lesafinitats químiques va facilitarque Berzelius presentés una ver-sió de la teoria corpuscular de lamatèria que acabaria proporcio-nant una visió més detallada deles afinitats químiques que qual-

His

tòri

a i

nat

ura

lesa

de

la q

uím

ica

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

55Figura 4. Michael Faraday al seu laboratori de la Royal Institution. Observeu lamàquina elèctrica a la part inferior dreta.

4. Els emfasitzats són del text de Berzelius.

Berzelius va iniciar laconjugació de lahipòtesi corpuscularamb l’afinitat químicaamb la intenciód’acoblar lesinvestigacions sobre lescauses de la tendència ala combinació entreàtoms amb lesinvestigacions sobre lescauses de lescombinacions enproporcions fixes

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

56

sevol altra hipòtesi corpuscular.Berzelius va iniciar la conjugacióde la hipòtesi corpuscular ambl’afinitat química entre els anys1813 i 1815, amb la intenció d’a-coblar les investigacions sobre lescauses de la tendència a la com-binació entre àtoms amb lesinvestigacions sobre les causes deles combinacions en proporcionsfixes. En definitiva, Berzelius pre-tenia construir un sistema expli-catiu, tant del canvi químic comde les proporcions de combinació.

Aquest sistema de Berzelius haestat qualificat de dualista, per-què estava fonamentat en la ideaque en qualsevol partículacoexistien dues parts o pols, undels quals posseïa més electrici-tat d’un tipus que la que l’altrepol podia neutralitzar mitjançantelectricitat del tipus contrari. És adir, tota partícula manifestavacerta polaritat que, en funció deltipus d’electricitat en excés en unpol respecte de l’altre, determina-va que la substància tingués uncaràcter electropositiu o electro-negatiu. Els àtoms polaritzats desubstàncies diferents podien for-mar àtoms compostos d’unanova substància si es col·locavende manera que entressin en con-tacte pels pols oposats. Si aixísucceïa, els pols en contacte des-carregaven mútuament la sevaelectricitat, de la qual cosa enresultava un àtom compost quecontinuava gaudint de certa pola-ritat residual. Els àtoms individu-als romanien units fins que, mit-jançant alguna operació —amb lapila elèctrica, per exemple—, elspols descarregats recuperaven elseu estat original. En definitiva,l’afinitat química no era altracosa que l’efecte de la polaritatelèctrica de les partícules, demanera que l’electricitat era lacausa primera de tota acció quí-mica.

Berzelius va atribuir una elec-tronegativitat extrema a l’oxigen.Uns altres no-metalls (X) —comara el sofre— podien ser electro-positius respecte de l’oxigen, peròelectronegatius respecte delsmetalls (M). D’aquesta manera,els metalls formarien òxids(bàsics) que tindrien una polari-tat residual positiva i els no-metalls donarien lloc a uns altresòxids (àcids) amb polaritat resi-dual negativa.

M+ + O– –> (MO)+

X+ + O– –> (XO)–

Els dos òxids, en disposar depolaritats oposades, es podiencombinar i formar sals neutresque, al seu torn, en disposartambé de certa polaritat residual,podien hidratar-se per formarsals més complexes.

(MO)+ + (XO)– –> [(MO) (XO)]+

[(MO) (XO)]+ + (HO)– –> [MO. XO, HO]–

La manifestació de les afinitatsentre substàncies tan sols erapossible mitjançant la cooperacióde les electricitats o, fins i totmillor, mitjançant la prèvia distri-bució dels fluids elèctrics entreels àtoms. La polaritat general

que després s’establia determina-va la intensitat de l’afinitat i erauna condició necessària perquès’efectués el canvi químic.

El sistema de les afinitats deBerzelius mostrava, doncs, dife-rències substantives respecte delde Davy. Per a Berzelius, elsàtoms presentaven una polaritatque era «la raó d’ésser» de les afi-nitats i, en produir-se la combina-ció, es neutralitzaven les electri-citats dels pols en contacte, senseque per això la nova partículacomposta deixés de presentaruna distribució polar d’electrici-tats. En canvi, per a Davy, les par-tícules de les substàncies gaudiende certa electricitat uniforme i,en combinar-se amb altres partí-cules d’electricitat oposada, no esproduïa una neutralització, sinóque les unes i les altres conserva-ven l’electricitat original intacta.No obstant això, Berzelius, comDavy, també va acceptar el caràc-ter electiu de l’afinitat, atribuint-lo a la intensitat diferent de pola-rització de les partícules que ten-dien a combinar-se. Així, un com-post AB es podia descompondreper l’acció de la substància C, quetenia una afinitat més gran per Aque per B, si C mostrava unaintensitat de polarització superiora la de B. En aquest cas, es produ-ïa una neutralització elèctricamés perfecta entre A i C que nopas entre A i B, ja que B reaparei-xia amb la seva polaritat primiti-va.

El sistema electroquímic deBerzelius va tenir una influènciadeterminant en la classificació deles substàncies inorgàniques iorgàniques, la qual cosa li va per-metre, el 1813, introduir un nousimbolisme químic basat en elsnoms dels elements en llatí, que,amb algunes modificacions, haperdurat fins als nostres dies.Després de la introducció delspesos atòmics de Dalton i delssímbols de Berzelius, la represen-

Figura 5. Jöns Jakob Berzelius

_ _q Q_ q g

tació del canvi químic mitjançantdiagrames figuratius es va adap-tar a la nova simbologia (Nye,1996, p. 41-43).

ConclusióA principis del segle XIX, quan

el programa newtonià per a lainterpretació dels fenòmens fisi-coquímics començava a mostrarsímptomes d’esgotament i s’afer-maven les creences de laNaturphilosophie, els químics esvan apropiar de les pràctiquesgalvàniques i van creure que l’a-finitat química entesa en termes

de polaritats elèctriques podiaexplicar millor el canvi químicque no pas les forces newtonia-nes de curt abast. La força elèctricaque proporcionava la pila deVolta es va convertir en la causaprimera de les accions quími-ques. Berzelius, sobretot, va con-tribuir a interpretar aquest canviprenent en consideració tant lesproporcions com els estats elèc-trics de les substàncies combina-des. La substitució de les forcesnewtonianes per les d’origenelèctric va inaugurar un nou dis-curs sobre el canvi químic quetindria el seu veritable desenvo-lupament en el segle XX, a travésdel descobriment de la constitu-ció íntima de l’àtom i de lesinterpretacions de la mecànicaquàntica sobre la naturalesa del’enllaç químic.

Referències bibliogràfiquesBERZELIUS, J. J. (1811). «Suite des

expériences sur les proportionsdéterminées, d’après lesquellesles éléments de la nature inor-ganique s’unissent». Annales deChimie, núm. 79, p. 233-264.

CANTOR, G.; GOODING, D.; JAMES, F.(1994). Faraday. Madrid: AlianzaEditorial.

DAVY, H. (1807). «On SomeChemical Agencies ofElectricity». PhilosophicalTransactions of the Royal Society ofLondon, núm. 1, p. 1-56.

GRAPÍ, P. (2004). «Canvi químic iafinitat: Una relació secular».Revista de la Societat Catalana deQuímica, núm. 5, p. 48-57.

GRAPÍ, P. (2008). «L’electrificació dela química al segle XVIII. Una

xarxa de guspires». Actes de laIX Trobada d’Història de la Ciènciai de la Tècnica. Barcelona:Institut d’Estudis Catalans. [Enpremsa]

LEVERE, T. H. (1971). Affinity andMatter. Elements of ChemicalPhilosophy 1800-1865. Oxford:Clarendon Press.

NYE, M .J. (1996). Before Big Science.The Pursuit of Modern Chemistryand Physics, 1800-1940. NovaYork: Twayne Publishers.

PANCALDI, G. (2004). Volta. Scienceand Culture in the Age ofEnlightenment. New Jersey iOxford: Princeton UniversityPress.

PERA, M. (1992). The Ambigous Frog:The Galvani-Volta Controversy onAnimal Electricity. New Jersey iOxford: Princeton UniversityPress.

Pere Grapí Vilumara és professorde física i química de secundàriaa l’IES Joan Oliver de Sabadell.Llicenciat en ciències químiques per la Universitat de Barcelona,1977 i doctor en filosofia i lletresper la Universitat Autònoma deBarcelona, 1996. Membre delCentre d’Estudis d’Història de laCiència (CEHIC) de la UAB.

His

tòri

a i

nat

ura

lesa

de

la q

uím

ica

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

57

A principis del segle xix,els químics es vanapropiar de lespràctiques galvàniques ivan creure que l’afinitatquímica entesa entermes de polaritatselèctriques podiaexplicar millor el canviquímic que no pas lesforces newtonianes decurt abast

MnO2 2H2O

2 HCI MnCI2

_ _q Q_ q g

ISSN

(en

trà

mit

), SC

Q-I

EC

Ed

uca

ció

Qu

ímic

a Ed

uQ

n. 1

(2

008)

, p 5

8- 6

1D

OI:

10.

2436

/20.

2003

.02.

9 h

ttp

://s

cq.ie

c.ca

t/sc

q/i

nd

ex.h

tml

IntroduccióAvui en dia, a la nostra vida

quotidiana, cada vegada estemmés en contacte amb substànciesquímiques diferents, entre lesquals hi ha el grup dels metallspesants. La problemàtica queprovoquen aquests elements aug-menta. El treball que presentemes va fer en el marc d’una activi-tat de recerca de segon de batxi-llerat.

ObjectiusLa intenció d’aquest treball va ser

realitzar una aproximació al proble-ma associat a la presència demetalls pesants en la nostra vidaquotidiana. Per tal de palpar deforma directa la greu situació en quèens trobem segons algunes associa-cions com ara Greenpeace, aquesttext estudia dos aliments marins,amb la idea d’intentar-ne determinarla perillositat o la innocuïtat.

58

Peix pesant?Student research projectHeavy metal: heavy fish?

Adrià Riera Palomino i Lourdes Díaz Rovira / IES Miquel Biada. Mataró

resum

Estudi de la concentració de diversos metalls pensants (cadmi, coure, plom, zinc i níquel) endos aliments d’origen marí (salmó i musclos) mitjançant la tècnica d’espectrofotometria d’ab-sorció atòmica i fem una comparació dels resultats amb els límits establerts en la normativavigent.

paraules claucadmi, coure, espectrofotometria d’absorció atòmica, metalls pesants, musclos, níquel, plom,salmó, zinc.

abstract

A study of the concentration of several heavy metals found (cadmium, copper, lead, zinc,nickel) in two types of seafood: salmon and mussels. The study was made using atomicabsortion spectrophotometry and we compare the results of the analyses with the currentsafe legal limits for these seafood.

key wordscadmium, copper, atomic absortion spectrophotometry, transition metals, mussels, nickel,lead, salmon, zinc

La intenció d’aquesttreball va ser realitzaruna aproximació alproblema associat a lapresència de metallspesants en la nostravida quotidiana

_ _q Q_ q g

Els aliments marins triats vanser els musclos, perquè s’alimen-ten per filtració, i el salmó, per laimatge que es va donar d’aquestaliment en la premsa com a acu-mulador de substàncies tòxiques

i, en particular, el seu teixit adi-pós.

MètodeLa tècnica emprada va ser la de

l’espectroscòpia d’absorció atòmica.Aquesta tècnica permet determinarla concentració d’un metall en unasolució interpoladora, amb l’absor-bància mesurada en una recta patró.

Obtenció de la recta patróPer obtenir la recta patró per a

cada metall estudiat, vam prepa-rar les solucions que s’indica a lataula 1:

Treb

alls

de

rece

rca

des

l al

um

nes

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

59

l’espectroscòpiad’absorció atòmicapermet determinar laconcentració d’unmetall en una soluciól’absorbància mesuradaen una recta patró.

MetallConcentració

estàndard comercialConcentració del

primer patróConcentració del

segon patróConcentració del

tercer patróConcentració del

quart patró

Cadmi 1.000 ppm 0,5 ppm 1 ppm 1,5 ppm 2 ppm

Coure 1.000 ppm 1 ppm 2 ppm 3 ppm 5 ppm

Níquel 1.000 ppm 1 ppm 2 ppm 3 ppm 5 ppm

Plom 1.000 ppm 5 ppm 10 ppm 15 ppm 20 ppm

Zinc 1.000 ppm 0,2 ppm 0,5 ppm 0,7 ppm 1 ppm

MetallIntervals de linealitat

utilitzats (absorbància)Intervals de linealitat

utilitzats (concentració)

Cadmi 0,014-0,050 0,5-2 ppm

Zinc 0,008-0,039 0,2-1 ppm

Coure 0,010-0,052 1-5 ppm

Níquel 0,008-0,043 1-5 ppm

Plom 0,017-0,068 5-20 ppm

Taula 1. Detall de les rectes patró per cada metall analitzat

Taula 2. Intervals de linealitat utilitzats a l’anàlisis, de cada metall estudiat

Detall de la flama

L’absorbància respecte a laconcentració d’un element od’una substància no és lineal,sinó que presenta variacions. Pertal de poder realitzar l’estudi deles absorbàncies, fem ús d’uninterval lineal, el qual depèn decada substància i de la quantitaten què hi sigui present. Aixídoncs, en aquest estudi hem pre-parat els patrons amb les con-centracions compreses en elsintervals de linealitat correspo-nents a cada metall. Els intervalsde linealitat que hem utilitzatper a cada metall s’indiquen a laTaula 2.

Rectes patró obtingudesL’equació de les rectes obtingu-

des a partir de les dades de laTaula 2 s’indiquen a la Taula 3.

Metall Rectes de calibratge Coeficients de correlació

Cadmi y = 0,02433x + 0,0016 0,9999

Zinc y = 0,03816x + 0,0007 0,9993

Coure y = 0,01042x – 0,0003 0,9995

Níquel y = 0,00879x – 0,0010 0,9998

Plom y = 0,00342x – 0,0002 0,9997

Taula 3. Rectes patró obtingudes per a cada metall

_ _q Q_ q g

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

60

Preparació de les mostres

En primer lloc, es van assecar lesmostres dins les càpsules de porce-llana a l’estufa de dessecació finsque es va arribar a un pes constant.A continuació, vam prendre unaquantitat de cada mostra frescainferior a 20 grams i la vam pesaramb una exactitud de deu mil·lèsi-mes de gram. Després, la vamposar en el forn de mufla a 550 ºCdurant unes quantes hores fins queen vam obtenir les cendres.

Paral·lelament,vam assecar cadamostra fins arribar a pes constant perpoder determinar posteriorment larelació entre la mostra seca i la fresca.

Vam dissoldre la cendra en 2mL d’àcid nítric concentrat, s’afe-giren 25 mL d’aigua destil·lada iho vam escalfar fins ebullició. Esfiltra en un matràs aforat de 100mL (filtre Whatman #42), i esporta a volum amb aigua milli-Q.

ResultatsEls resultats obtinguts de cada

metall en cada mostra s’exposenen la taula 4, on es poden compa-rar amb els límits establerts a lanormativa vigent.

El mètode descrit va ser aplicat a les mostres següents:— musclos de Galícia (Mytilus edulis): 3 mostres;— musclos de Tarragona (Mytilus edulis): 3 mostres;— salmó de Noruega (teixit adipós subcutani) (Salmo salar): 3 mostres;— salmó de Noruega (teixit adipós de l’espina dorsal) (Salmo salar):

3 mostres.

Mostra de musclos triturada Mostra de musclos assecada

ppm Musclos de Tarragona Musclos de GalíciaLímits màxims permesos

en la normativa vigentNormativa de

referència

Cadmi 0 0 1,0 mg Cd/kg de mol·lusc fresc (1)

Zinc 33,3303 39,3483 200 ppm mol·lusc fresc (3)

Coure 0 0 20 ppm (2)

Níquel 0 0 --- ---

Plom 0 0 1,0 mg Pb/kg de mol·lusc fresc (1)

ppmSalmó de Noruega

(teixit adipós subcutani)

Salmó de Noruega(teixit adipós de l’espina dorsal)

Límits màxims permesos enla normativa vigent

Normativa de referència

Cadmi 0 0 0,05 mg Cd/kg de peix fresc (1)

Zinc 3,9438 4,5980 50 ppm de peix fresc (3)

Coure 32,4973 0 20 ppm (2)

Níquel 0 0 --- ---

Plom 0 0 0,2 mg Pb/kg de peix fresc (1)

Taula 4. Concentracions de metall a les mostres analitzades i comparació amb la normativa vigent

(1). Reglamento (CE) nº 466/2001 de la Comisión, de 8 de marzo de 2001,por el que se fija el contenido máximo de determinados contaminantes en losproductos alimenticios.

(2). Orden de 2 de agosto de 1991, por la que se aprueban las normas micro-biológicas, los límites de contenido en metales pesados y los métodos analíti-cos para la determinación de metales pesados para los productos de la pescay de la acuicultura.

(3). Normativa europea citada en l’annex de legislació del Segundoinforme del estudio que coordina el Consejo Superior de InvestigacionesCientíficas sobre el diagnóstico ambiental y sanitario de la ría de Huelva.

_ _q Q_ q g

Discussió i conclusionsAmb els resultats obtinguts

mitjançant aquest estudi i lesnormatives vigents que establei-xen els límits màxims de cadametall, podem dir que els peixos iels mol·luscs analitzats complei-xen els requisits sanitaris legals.

Com podem veure en els resul-tats finals de les lectures del’EAA (espectrofotòmetre d’absor-ció atòmica), no hi hem detectatcadmi, plom ni níquel. Per tant, obé hi són absents o bé estan persota dels límits de detecció delmètode emprat. La normativaespanyola no imposa cap límitmàxim per al níquel, suposemque és així perquè no se’n deuhaver trobat mai en concentra-cions perilloses per a la salut.

El zinc és present en totes lesmostres analitzades en quantitatsque arriben a acostar-se als 40ppm, però no superen els 200 ppmque estan establerts per la UnióEuropea. La legislació espanyolano regula les quantitats de zinc.També podem observar com lahipòtesi mencionada al comença-ment del treball, en el cas del zincno es compleix. Els resultats d’a-quest en les mostres de salmódonen resultats intercalats entreel greix subcutani i el greix de l’es-pina, per tant, per afirmar que hiha una quantitat més elevada demetalls en un d’aquests dos grei-xos, hauríem de realitzar mésmostres. Amb tot, podem dir quela retenció de zinc no presentacap diferenciació entre el greixsubcutani i el greix espinal, ja queés present en tots dos casos.

En referència al coure, només haestat detectat al teixit adipós sub-cutani del salmó de Noruega.Abans del 13 de novembre de 2006,la normativa vigent a Espanya per-metia un màxim de 20 ppm.Actualment, aquesta normativas’ha derogat, ja que uns estudisrealitzats per l’Estat han demostratque la quantitat de coure ingerit(tenint en compte tot tipus d’ali-

ments) durant un dia sencer nosupera el 5 % del límit recomana-ble, malgrat que, segons aquestsestudis, el cas de la pell de salmósupera el que deia aquesta norma-tiva en referència al peix. Aixídoncs, tot i que no se sobrepassacap límit pel que fa als metallsestudiats, en el cas del salmó ésrecomanable no consumir la partdel teixit adipós subcutani, ja queaixí ens estalviarem d’ingerir lamajoria de substàncies tòxiquesque reté aquest peix en concret.

Per tant, tal com ja hem ditmés amunt, cap dels paràmetresestudiats no supera els límitsmàxims establerts per la norma-tiva vigent en el moment de fina-litzar aquest treball.Evidentment, això pot variar en elfutur, a causa de l’avenç en elconeixement dels problemes quecausen aquests contaminants.

Referències bibliogràfiquesBUDEVSKY, O. (1998). Fonaments de

l’anàlisi química. Traducció de M.Teresa Galcerán i Huguet iRamon Compañó i Bletrán.Barcelona: Universitat deBarcelona, 440 p.

DOMÈNECH, Xavier (1999). Químicade la contaminació. Madrid:Mariguano, 158 p.

MORENO GRAU, María Dolores (2003).Toxicología ambiental, evaluación deriesgo para la salud humana.GARCÍA BRAGE, Antonio (ed.).Madrid: Mc Graw Hill, 370 p.

PASTOR, Xavier (1991). ElMediterráneo. Traducció de FabiánChueca. Madrid: Debate, 143 p.

SANS FONFRÍA, Ramón; PABLO RIBAS,Joan de (1989). Ingeniería ambien-tal: Contaminación y tratamientos.Barcelona: Boixareu, 145 p.

SKOOG, Douglas A.; WEST, DonaldM.; HOLLER, F. James (1997a).Fundamentos de química analítica1. Traducció de VicenteBerenguer Navarro. Barcelona:Reverté, 936 p.

— (1997b). Fundamentos de químicaanalítica 2. Traducció de Vicente

Berenguer Navarro. Barcelona:Reverté, 885 p.

Pàgines webAGENCIA ESPAÑOLA DE SEGURIDAD

ALIMENTARIA [en línia]. FélixLobo. Madrid, 2003.<HTTP://WWW.AESA.MSC.ES/AESA/WEB/AESA.JSP> [Consulta: 24 març 2008]

CONSEJO SUPERIOR DE INVESTIGACIONES

CIENTÍFICAS (CSIC) [en línia].<HTTP://WWW.CSIC.ES/>[Consulta: 24 març 2008]

ORGANITZACIÓ GREENPEACE [en línia].<HTTP://WWW.GREENPEACE.ORG/INTERNA-TIONAL/> [Consulta: 24 març 2008]

UNIVERSITAT DE BARCELONA [en línia].<HTTP://WWW.UB.EDU/HOMEUB/WELCO-ME.HTML> [Consulta: 24 març 2008]

US DEPARTMENT OF LABOR. USGOVERNMENT [en línia].<HTTP://WWW.DOL.GOV/>[Consulta: 24 març 2008]

Lourdes Díaz. Professora a l’IESMiquel Biada de MataróLlicenciada en Ciències seccióQuímica, especialitat anàlisi, perla Universitat de Barcelona.Dedicada a l’ensenyament, sem-pre a nivell de secundària (EGB,BUP, FP, ESO i Cicles formatius degrau mitjà i superior de la brancade química a partir de la reformaeducativa LOGSE) a diferents cen-tres privats de la mateixa ciutatdes de l’any 1988.

Adrià RieraAlumne de 2n de Batxillerat del’IES Miquel Biada de Mataró.

Treb

alls

de

rece

rca

des

l al

um

nes

Edu

caci

ó Q

uím

ica

nú

mer

o 1

61

_ _q Q_ q g

Info

rmac

ion

s

62

XXIII Encuentros de didáctica de las ciencias experimentalesAlmería, del 9 al 12 de septiembre Encuentros impulsados por la Asociación Española de Profesores e Investigadores en Didáctica de las CienciasExperimentales (APICE) con la finalidad de fomentar el desarrollo de la investigación en esta área de conocimiento.La jornada pretende ser un escaparate de las investigaciones en Didáctica de las Ciencias Experimentales alnivel estatal, convirtiéndose, así, en el punto de encuentro de la comunidad investigadora

V Jornada de Física i Química a l’Institut d’Estudis Catalans Barcelona, 15 d’octubre de 2008“Ciències per al món contemporani”.Organitzat per la Societat Catalana de Física, la Societat Catalana de Química i l’Associació de Professors deFísica i Química de Catalunya.La jornada tractarà diversos aspectes al voltant de la nova matèria del batxillerat “Ciències per al món con-temporani”

IV Jornadas de la enseñanza de la Física i la QuímicaAlcobendas, Madrid, 21 y 22 de noviembre 2008Organizada por Consejo General de Colegios Oficiales de Doctores y Licenciados en Filosofía y Letras y enCiencias, Cosmocaixa Madrid, FECYT, Colegio Oficial de Físicos de España, Real Sociedad Española de Física

NOTÍCIES

ChemicalCuriosities VCH1996H. W. Roesky i K. Möckel

L’autor del llibre ocupa unlloc destacat en el camp deldisseny d’experiments sen-zills i espectaculars per a ladifusió i l’aprenentatge de laquímica. El llibre que pre-sentem és un dels llibres onels descriu detalladament iha estat molt ben acollit perla comunitat científica.

Tant la ciència com l’art són activitats creatives.Difereixen en la manera com s’apliquen i en els campsque abasten, però s’igualen en simbolisme i en bellesaper qui saps apreciar-los.El llibre que presentem és una traducció en anglès del’original alemany, conté 124 experiments de química,precedits cada un d’ells per una introducció on es rela-ciona l’art de la demostració amb els grans artistes pin-tors, escultors i pensadors.Per cada demostració s’explica el procediment, el fona-ment químic i el que cal fer amb els residus.El llibre dels professors H. W. Roesky i K. Möckel, acom-pleix plenament els objectius de creativitat en el campde les demostracions químiques i de la bellesa creativade l’art.

RESSENYES LLIBRES

“Química al alcance de TODOS”Pearson Alhambra,2006Gabriel Pinto, Carlos M. Castro yJoaquín Martínez

Els autors són professors dela Universitad Politécnica deMadrid i de la UniversidadNacional Autònoma deMèxic que tenen diverses

publicacions dins l’àmbit de la recerca, la docència i ladivulgació científica.Es tracta d’un llibre en castellà, que té com a objectiubàsic acostar la química al lector amb alguns exemples iaplicacions de la vida quotidiana. Està estructurat enbreus capítols que cobreixen diverses temàtiques, com araels estats d’agregació, l’electroquímica, la química orgàni-ca, la bioquímica o la química dels materials, entre d’al-tres. Cada capítol conté una breu informació o idees bàsi-ques i a continuació planteja preguntes, algunes de l’àmbitmés acadèmic, altres de l’àmbit més quotidià i aplicat, ales quals els autors van donant respostes entenedores.És un llibre de lectura fàcil que evita les expressionsmatemàtiques, tal i com indica en el seu subtítol (Químicasin ecuaciones) que pot ser d’utilitat al públic en general ials alumnes de química, i que acompleix la finalitat dedivulgar i fer la química més fàcil als lectors.

_ _q Q_ q g

NORMES DE PUBLICACIÓ

Preparació dels manuscritsEls articles han de fer referència a qualsevol dels temes de les

seccions de la revista per a qualsevol nivell d’educació, des deprimària fins a l’educació universitària. Han de ser inèdits i hand’estar escrits en català, però també es podran publicar articlesen castellà, francès, portuguès, italià i anglès.

Els treballs han de ser escrits amb un espaiat de 1,5 i han detenir el nombre de caràcters especificat en cadascuna de lesseccions de la revista (caràcters amb espais). El text ha d’estaren format Microsoft Word i lletra Times New Roman de cos 12.

La primera pàgina ha de contenir el títol del treball, el nom onoms dels autors i el centre o centres de treball, un resum de 500caràcters (incloent-hi espais) i cinc paraules clau. El resum i lesparaules clau han d’anar seguits de la seva versió en anglès.

És convenient que l’article contingui fotografies en color deltreball a l’aula, dels muntatges dels experiments, imatges,gràfiques, esquemes, dibuixos i treballs o produccions delsalumnes, que il·lustrin i facin més comprensible el contingutdel text. Cal enviar els arxius separats de les imatges i foto-grafies en format tif o jpep o en Excel o Corel Draw si es trac-ta de gràfics. La resolució mínima es de 300 píxels/polzada),Cal indicar en l’article el lloc on hauran de situar-se.

L’article ha d’estar estructurat en diferents apartats. Elsautors han de seguir les normes recomanades per la IUPAC al’hora d’anomenar els composts químics i utilitzar el SistemaInternacional d’Unitats.

Les referències bibliogràfiques han d’anar al final del text,escrites com els exemples següents:

Per a llibres:VILCHES, A.; GIL, D. (2003). Construyamos un futuro sostenible:Diálogos de supervivencia. Madrid: Cambridge University Press. Citació en el text: (Viches i Gil, 1994).

Per a articles:SARDÀ, A.; SANMARTÍ, N. (2000). «Ensenyar a argumentar cientí-ficament: un repte de les classes de ciències». Enseñanza de lasCiencias, núm. 18 (3), p. 405-422.Citació en el text: (Sardà i Sanmartí, 2000).

Per a altres exemples consulteu un número recent de larevista.

Enviament d’articles En un arxiu separat cal enviar una breu ressenya professio-

nal de tots el autors (nom, titulació, centre de treball, campprincipal de treball, correu electrònic) (màxim de 400 caràc-ters amb espais) En aquesta ressenya hi haurà de constar ladirecció postal i el telèfon del centre de treball. Els arxius deles fotografies en format tif o jpeg (mínim 300 píxels per pol-zada).

Ressenya professional Tots els articles han de ser enviats per correu electrònic a

un dels editors de la revista:Fina Guitart (jguitar3@xtec.cat)Aureli Caamaño (acaamano@xtec.cat)Mercè Izquierdo (merce.izquierdo@uab.es)Montserrat Tortosa (mtortosa@xtec.cat).

Revisió dels articles Tots els articles seran revisats per tres experts. Els manus-

crits enviats als autors per a la seva revisió hauran de serretornats en el termini màxim de dues setmanes. Sempre quesigui possible les proves seran enviades als autors abans de laseva publicació.

SECCIONS

ACTUALITAT QUÍMICAAspectes importants que facilitin als docents de la química estar al diai conèixer les implicacions de la química en els temes actuals. Fontsacreditades d’informació per ajudar a construir criteris i opinions fona-mentades en la ciència. (límit 20.000)

PROJECTES CURRICULARSArticles que acostin els docents de la química als projectes curricularsdel nostre o d’altres països. El contrast entre els currículums de quími-ca en les diferents etapes i països enriqueix els docents i els proporcio-na una visió d’altres sistemes educatius. (límit 30.000)

INNOVACIÓ A L’AULAArticles que aportin noves idees d’activitats per a la seva utilització ales aules. La innovació és una font de millora en la manera d’ensenyardels docents. La secció pretén ser un espai adequat per compartirexperiències d’aula. (límit 25.000)

CONCEPTES I MODELS QUÍMICSArticles per posar al dia al professorat en l’actualització de continguts.També inclou aquells articles que tractin la construcció de models al’aula centrats en l’evolució de les idees dels alumnes i que mostrinexemples d’activitats de modelització. (límit 20.000)

ESTRATÈGIES I RECURSOS DIDÀCTICSArticles diversos amb la finalitat de mostrar o presentar materialsdidàctics o propostes de gestió de les classes. Pretén ser un recull derecursos i d’estratègies per a que el professorat pugui adaptar-les a laseva tasca docent. (límit 25.000)

TREBALL PRÀCTIC AL LABORATORIEl treball pràctic al laboratori ha estat sempre un aspecte clau en l’en-senyament i aprenentatge de la química. Aquesta secció pretén donarcabuda articles referits als treballs pràctics més interessants, ade-quats, atractius,.. i amb el referent teòric més innovador. (límit 18.000)

NOVES TECNOLOGIESArticles relacionats amb la utilització de les noves tecnologies en l’en-senyament-aprenentatge de la química amb l’objectiu de milloraraprenentatges i competències dels alumnes. L’ús eficaç de les TIC és unaspecte clau i d’actualitat en la docència. (límit 20.000)

HISTÒRIA I NATURALESA DE LA QUÍMICADivulgació d’articles dins l’àmbit de la història i la naturalesa de la quí-mica per acostar als docents aquesta temàtica sovint poc coneguda pelprofessorat. (límit 25.000)

QUÍMICA I SOCIETATArticles amb relacions ciència-tecnologia-societat, presència de la quí-mica en la vida quotidiana i aspectes d’alfabetització científica per a laformació dels alumnes com a ciutadans. Contextos en què la químicapot ser rellevant i l’ensenyament de la química en context. (límit 25.000)

QUÍMICA I EDUCACIÓ AMBIENTALArticles que facin palesa l’estreta relació entre la química i els aspec-tes del medi ambient, així com temàtiques mediambientals d’actuali-tat des d’una vessant química. Pretén destacar la utilització de la quí-mica de forma respectuosa amb medi i l’educació per a la sostenibili-tat. (límit 25.000)

RECERCA EN DIDÀCTICA DE LA QUÍMICAArticles de didàctica de la química i d’aspectes pedagògics destacats.La secció pretén aportar, de manera planera i entenedora, estratègiesdidàctiques i inclourà articles per establir nexes entre la recerca i l’ac-ció. (límit 25.000)

FORMACIÓ DEL PROFESSORATSecció amb aportacions de diferents models de formació del professo-rat, en el nostre o altres països. Aspectes de la formació adreçats amillorar la tasca del professorat de química i contribuir al seu desen-volupament professional. (límit 20.000)

TREBALLS DE RECERCA DELS ALUMNESEn aquesta secció els alumnes seran els autèntics protagonistes. Espublicaran articles informatius dels treballs de recerca dels alumnes,dins l’àmbit de la química. (límit 20.000)

ENSENYAR I APRENDRE CIÈNCIESArticles que tracten aspectes d’altres ciències experimentals, lesquals en moltes ocasions formen part de la tasca docent dels profes-sors de química. Articles que puguin aportar idees i eines al professo-rat d’aquesta matèria. (límit 20.000).

_ _q Q_ q g