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¿ES FORMATIVA LA QUIMICA QUE SE ENSEÑA? Prof. MARIO MELO A. Prof. JUAN VARGAS M. Trabajo presentado al 1er. Encuentro Nacional de Educación Química. Octubre, 1987. Santiago, Chile. Química: Ciencia formativa indispensable; lema de un evento que reune a un grupo selecto de químicos docentes, dispuestos a dialogar en torno a la enseñanza de esta Ciencia El lema afirma que la Química es una Ciencia formativa indispensable. Por nuestra parte, pensamos que la Química que se enseña, como toda Ciencia, debe ser formativa e indispensable en la formación integral del individuo. Enfatizamos el debe ser, porque nos asisten serias dudas de que este objetivo se cumpla en el proceso enseñanza-aprendizaje de esta Ciencia; dudas avaladas por el hecho de que a pesar de los excelentes enfoques metodológicos ensayados, los resultados sean siempre adversos. El quid del problema, a nuestro juicio, no estaría en el cómo se enseña la Química, sino en lo qué se enseña; en los contenidos, que es lo primario. Si estos no son claros y precisos, de nada servirían los diferentes enfoques metodológicos y, dichos contenidos, terminarían entregándose de manera impositiva y aceptados sin discusión por los estudiantes, los que se irían habituando a no poner en duda lo dicho por el Profesor o el texto o la autoridad científica. De este modo no se contribuiría a la formación de actitudes críticas. Por el contrario, pareciera que la etapa de estudiante fuera un proceso de sometimiento de la mente destinado a transformarla, simplemente, en receptora pasiva de contenidos impuestos. Nuestra crítica apunta hacia aquellos contenidos, frente a los cuales, al ser infructuosos los intentos de los estudiantes por aclararlos, con el Profesor o a través de la consulta bibliográfica, terminan por aceptarlos y memorizarlos sin comprenderlos; apremiados por la proximidad de un examen o control. Desafortunadamente, no es fácil apreciar esta situación. Se requiere de un cambio de mentalidad y de una disposición a enfocar y presentar la Química con la rigurosidad propia de la Ciencia. La rigurosidad no debe ser considerada una exquisitez sino una expresión que refleje una verdadera formación científica. Intentaremos ilustrar esta situación por medio de preguntas aclaratorias que haría un estudiante a su Profesor de Química; preguntas sencillas pero que el Profesor no estaría capacitado para responder.

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1) ¡Profesor! Ud. calculó la densidad del O2 a partir de la igualdad 1 mol de O2 = 22.4 L de O2 = 32.0 g de O2 (1) obteniendo el siguiente resultado: 32.0 g g

� = 22.4 L

= 1.43 L

pero, de acuerdo con dicha igualdad, podemos reemplazar los 32.0 g por 1 mol, y los 22.4 L, también por 1 mol y obtendríamos: 1 mol

� = 1 mol

= 1

lo que conduce a una igualdad absurda g

1.43 L

= 1

pero, ¿dónde está el error? ¿cómo se explica esta situación? 2) ¡Profesor! Ud. definió el pH por medio de la ecuación

pH = - log �H3O+�

en donde �H3O+� es la concentración de iones H3O+ . Luego calculó el pH para una concentración de 2.5 x 10-4 mol/L, reemplazando este valor en la ecuación de definición, en la forma: pH = - log 2.5 x 10-4 = 3.6 Luego, resolvió el problema inverso en la forma:

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�H3O+� = 10-pH = 10-3.6 = 2.5 x 10-4 mol/L Sin embargo, en estos cálculos la unidad mol/L (sin la cual el valor numérico 2.5 x 10-4 no tendría sentido) desaparece y aparece sin mediar explicación alguna. ¿Es esto correcto?. Pero si introducimos la unidad mol/L en este cálculo, tendríamos: pH = - log 2.5 x 10-4 mol/L = - log 2.5 x 10-4 - log mol/L en donde el log de mol/L no tiene sentido. Si sólo debe considerarse el valor numérico de esta concentración, entonces, la ecuación que define el pH debería modificarse. ¿Cómo se corrige esta situación? 3) ¡Profesor! Hemos manejado la siguiente equivalencia, tomada de una Tabla:

1 eV = 23.06 kcal/mol

Sin embargo, a simple vista se puede apreciar que debe haber un error en esta equivalencia, pues 1 eV es una cantidad muy pequeña de energía, la que no podría ser igual a 23.06 kcal. En efecto, por definición 1 eV = 1 V x 1.602 19 x 10-19 C = 1.602 19 x 10-19 J la que expresada en kcal, nos da 10-3 kcal

1 eV = 1.602 19 x 10-19 J x 4.184 J

= 3.829 x 10-23 kcal

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Un valor muy distinto a 23.06 kcal. Ahora, ¿cómo aparece el mol en el 2º miembro?. Sólo si se incurre en el error de multiplicar el segundo miembro de esta igualdad por la Constante de Avogadro (NA � 6.022 x 1023 mol-1), o sea.

1 eV = 3.829 x 10-23 kcal x 6.022 x 1023 mol-1

= 23.06 kcal/mol que corresponde a la equivalencia tomada de la Tabla. Pero, lo correcto sería multiplicar ambos miembros por NA, o sea, NA x 1 eV = 6.022 x 1023 eV/mol = 23.06 kcal/mol entonces, ¿cómo se explicaría el manejo de una equivalencia tan errada como la que aparece en la Tabla?. 4) ¡Profesor! Ud. Calculó el porcentaje de una disolución obtenida

disolviendo 5.0 g de NaCl en 20 g de agua, del modo siguiente: 5.0 g

Porcentaje = 25 g

x 100 = 20%

pero si simplificamos por 25 la fracción, resulta 0.2 g 1 g

lo que indica que en 1 g de disolución se tienen 0.2 g de NaCl, lo que sería razonablemente correcto. Pero si multiplicamos por 100 dicha fracción, resultaría 0.2 g 20 g 1 g

x 100 = 1 g

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que en 1 g de disolución habrían 20 g de soluto. ¿Cómo se explica este resultado absurdo? Algunos otros ejemplos de contenidos cuyas tradicionales presentaciones requieren ser revisadas, por problemas de espacio, sólo nos limitaremos a mencionarlos: 5) Disoluciones. En las expresiones de concentración de una disolución, un análisis dimensional revela una lamentable confusión de magnitudes físicas con unidades de medida. En efecto, la molaridad, la molalidad, la fracción molar y los diferentes porcentajes, son magnitudes físicas dimensionalmente diferentes; de ninguna manera, diferentes unidades de la tradicional concentración. 6) Masas atómicas y moleculares expresadas por medio de valores numéricos sólamente, omitiéndose la unidad de masa especialmente definida para expresar las masas de entidades elementales en general. El hecho de que sean masas relativas no es un argumento válido, pues todas las mediciones entregan valores relativos, cualesquiera que sean las unidades de medida utilizadas y, además, por el simple hecho, de ser el resultado de comparaciones entre cantidades que se miden con cantidades elegidas como unidades de medida. 7) Confusión entre las masas atómicas y moleculares con la masa molar; confusión originada por una simple coincidencia numérica. Además, la masa molar se presenta como un ente perdido en una maraña de nombres y de definiciones (masa átomo-gramo, masa molécula-gramo, masa ión-gramo, masa fórmula-gramo, masa átomo-kilogramo, masa molécula-kilogramo, etc....) de difícil comprensión. 8) La cantidad de materia, una magnitud física básica, tradicionalmente confundida con la masa y perdida también entre los nombres de sus unidades de medida (número de átomos-gramo, número de moléculas-gramo o número de moles, número de iones-gramo, número de átomos-kilogramo, número de moléculas-libra, etc....); unidades que, a su vez, son innecesariamente numerosas y complejas (átomo-gramo, molécula-gramo, ión-gramo, fórmula-gramo, electrón-gramo, átomo-kilogramo, molécula-kilogramo, fórmula-kilogramo, átomo-libra, molécula-libra, etc....), debido a que, el nombre de la unidad depende de la entidad elemental considerada, por una parte y, por otra, curiosamente, los múltiplos y submúltiplos de estas unidades se expresan por

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medio de las unidades de masa, en lugar de los conocidos prefijos del sistema métrico decimal.

Un panorama como el presentado aquí, constituye una muestra que explica el por qué la química es una ciencia difícil de estudiar y difícil también de enseñar, si se quiere ser más racional y riguroso en la presentación de los contenidos. El fracaso de los estudiantes, tal vez, muy probablemente, no se debería a falta de capacidad de ellos, sino a la presentación de los contenidos. No obstante, es posible presentar la química de manera clara, precisa, rigurosa, sin errores, fácil de estudiar y de enseñar. Es por esto que concurrimos a este evento para plantear, tal vez, atrevidamente, la interrogante: ¿es realmente formativa la química que se enseña? En nuestra opinión, la respuesta es negativa y la causa de esta situación sería el hecho de que la Química se habría ido edificando eludiendo la rigurosidad del lenguaje matemático; el lenguaje de la ciencia; el manejado en Física. Además, o se ignoran o se aplican muy parcialmente o, simplemente, no se aplican los acuerdos adoptados por organismos internacionales de normalización metrológica, tales como, la CGPM, el CIPM, la ISO, la IUPAC, en el campo de la Química en general. De acuerdo con lo analizado, pensamos que los contenidos de química básica, deberían ser revisados, con el objeto de clarificar aquellos presentados confusa o ambiguamente; corregir, contenidos erróneos; eliminar contenidos innecesarios y simplificar aquellos cálculos innecesariamente largos y engorrosos. Una enorme tarea que sólo puede ser desarrollada por químicos profundamente motivados y capacitados en el manejo del lenguaje de la Física. BIBLIOGRAFIA.

1. DAVIES, W.G., MOORE, J.W., COLLINS, R.W., J.Chem. Educ., 53, 681 (1976)

2. MELO A. MARIO, Química Básica en el rigor del lenguaje matemático. Tomo I, Estequiometría. Nº Inscripción 67.381 (1987). ISBN 956-7001-01-4