Química 2º - Recursos Enseñanza Ciencias

QUÍMICA
Introducción
La Química es la ciencia que proporciona la base para entender los principios
que rigen el comportamiento de la materia, su constitución y sus transformaciones. Por
lo tanto, se relaciona con todo lo que nos rodea y es de importancia capital en múltiples
aplicaciones en otras áreas como la medicina, la tecnología de materiales, la industria
farmacéutica, la industria alimentaria y el medio ambiente, entre otras.
Los alumnos aprenden Química si llegan a comprender los conceptos, leyes y
teorías que conforman su entramado teórico, a utilizar los métodos propios de esta ciencia y a relacionar estos conocimientos con el entorno social y con otras áreas científicas.
El currículo de Química es la ampliación y profundización de los contenidos estudiados en primero de Bachillerato, lo que supone para el alumno un avance cualitativo. Las transformaciones químicas se estudian con mayor extensión en lo que se refiere
a la transferencia de energía que les acompaña, a su direccionalidad, la cinética química,
el equilibrio químico y las reacciones más significativas: ácido-base y redox junto a sus
aplicaciones. Se completa el progreso en el conocimiento de la estructura de la materia
con las aportaciones de la Física Cuántica en la interpretación de la estructura electrónica del átomo, de los enlaces químicos y estructuras moleculares, todo ello relacionado
con la ordenación de los elementos en el Sistema Periódico y sus propiedades. Además,
dedica una atención específica a las reacciones en sustancias orgánicas y al estudio de
los polímeros artificiales.
Este currículo exige al estudiante mayor esfuerzo, rigor y disciplina en el aprendizaje, al tiempo que favorece la consolidación de su madurez personal, social y moral
basada en acciones que deben acrecentar su responsabilidad y autonomía. El alumno
construye sus propios conocimientos desde un papel activo, planteándose interrogantes,
buscando respuestas bajo la dirección del profesor. Los alumnos deben conocer y utilizar los métodos habituales de la actividad científica: planteamiento de hipótesis que
provocan investigaciones, obtención de datos y su análisis, la comprobación experimental de las propuestas teóricas, la búsqueda de información que ayude en la obtención de
respuestas, la realización de trabajos en equipo, el análisis de la historia del conocimiento científico.
En el contexto de los objetivos y contenidos establecidos, los conocimientos que
debe adquirir un alumno se describen en los criterios de evaluación. Estos determinan el
tipo y el grado de aprendizaje del currículo de Química. Considerando la competencia
curricular que el alumno ha adquirido realmente en primero de Bachillerato, la metodología didáctica favorecerá la autonomía personal en el aprendizaje y en la aplicación de
los métodos de la investigación científica y potenciará la reflexión al relacionar los conocimientos adquiridos con el entorno tecnológico y social. Dentro de cada tema deben
interrelacionarse los hechos y los fundamentos teóricos, enmarcados en su contexto histórico, con los procedimientos propios de la Química para explicar los fenómenos que
tienen lugar en el mundo que nos rodea, analizando sus aplicaciones tecnológicas e impactos medioambientales.
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Los ejercicios de aplicación de los conceptos deben ser el punto de partida para
el planteamiento de problemas que supongan un mayor reto intelectual al alumno y favorezcan una resolución cooperativa. Las actividades experimentales permiten programar una amplia gama de experiencias, desde la comprobación de la validez de una
formulación teórica hasta sencillas investigaciones que requieran un mayor compromiso
intelectual.
También deben abordarse los grandes temas actuales de la ciencia, así como la
utilización, dentro de las diferentes fuentes de información, de las nuevas tecnologías de
la información y la comunicación.
Todos los aspectos mencionados deben ser enfocados de una forma accesible y
motivadora para el alumno, al cual se le facilitará la reflexión sobre su propio aprendizaje mediante el análisis compartido con el profesor de las técnicas de trabajo y estrategias de resolución utilizadas por el estudiante.
Objetivos
1.
Valorar las aportaciones de la Química al desarrollo tecnológico y social, reflexionando sobre las consecuencias del uso de los conocimientos de esta ciencia.
2.
Comprender la naturaleza de la Química, ciencia en continuo avance y modificación que precisa de una actitud abierta y flexible ante planteamientos diferentes.
3.
Utilizar los conocimientos adquiridos en el estudio de la Química para formarse
una opinión propia en aspectos relacionados con otras áreas científicas.
4.
Conocer y utilizar con criterio y rigor las etapas que caracterizan los métodos de
trabajo de la Ciencia.
5.
Comprender los principales conceptos de la Química así como sus leyes, teorías
y modelos comprobando experimentalmente su validez.
6.
Aplicar los conocimientos de la Química en el análisis de los aspectos de la vida
cotidiana en los que está presente.
7.
Valorar la información proveniente de diferentes fuentes para expresar críticamente sus puntos de vista respecto a los problemas científicos, tecnológicos y
sociales relacionados con la Química.
Contenidos
1. Termoquímica
Sistemas termodinámicos. Variables termodinámicas. Primer principio de la
termodinámica: conservación de la energía. Transferencia de energía: diferencia entre
procesos a volumen o presión constante. Variación energética asociada a una reacción
química: reordenación de átomos, rotura y formación de enlaces. Concepto de entalpía
de reacción. Aplicación de la ley de Hess al calculo de entalpías de reacción. Calculo de
entalpías de reacción a partir de las entalpías de formación. Determinación experimental
de la variación de entalpía de una reacción química. Introducción al concepto de entro-2-
pía. Factores que afectan a la espontaneidad de una reacción: energía libre de Gibbs.
Importancia de las reacciones de combustión en la obtención de energía. Reflexión
acerca de los recursos energéticos. Estudio de los efectos contaminantes de algunos
productos de las combustión: CO, CO2, NOx y SO2.
2. Cinética química
Concepto de velocidad de reacción. Análisis y estudio experimental de los factores que la modifican. Ecuaciones cinéticas. Orden de reacción. Teoría de colisiones y
teoría del estado de transición: energía de activación. Mecanismo de reacción y molecularidad. Acción de los catalizadores en una reacción química: importancia industrial y
biológica. Utilización de la cinética química para explicar problemas tecnológicos y de
la vida cotidiana como la corrosión, la conservación de alimentos y los convertidores
catalíticos.
3. El equilibrio químico
El equilibrio químico y sus características. La constante de equilibrio. Formas de
expresar la constante de equilibrio: Kc y Kp, y su relación. Evolución de un equilibrio
químico al variar sus condiciones: principio de Le Chatelier. Equilibrios heterogéneos
sólido-líquido. Aplicación de las leyes de equilibrio al estudio de algunos equilibrios de
interés industrial y medioambiental.
4. Reacciones con transferencia de protones
Concepto de ácido y base: estudio de la teoría de Brönsted-Lowry a partir de las
limitaciones de la teoría de Arrhenius. Equilibrios de disociación de ácidos y bases en
medio acuoso. Constante de equilibrio. Concepto de pH y equilibrio iónico del agua.
Fortaleza relativa de ácidos y bases. Grado de ionización. Estudio cualitativo de la acidez y basicidad de las disoluciones de sales en agua. Estudio experimental y teórico de
las reacciones de neutralización ácido-base. Volumetrías: punto de equivalencia e indicadores. Importancia industrial y medioambiental de los ácidos en el mundo actual. Estudio de algunos ácidos y bases: sulfúrico, clorhídrico, nítrico, acético y amoniaco.
5. Reacciones con transferencia de electrones
Concepto de oxidación y reducción. Número de oxidación. Utilización del método del ion-electrón para ajustar reacciones redox. Estequiometría de las reacciones
redox. Estudio de la pila galvánica. Tipos de electrodos. Potencial de electrodo: escala
normal de potenciales. Estudio de la cuba electrolítica. Leyes de Faraday. Aplicaciones
de las reacciones redox: baterías, corrosión de metales.
6. Química del carbono
Reactividad de los compuestos orgánicos. Desplazamientos electrónicos (efectos
inductivo y mesómero). Rupturas de enlace e intermedios de reacción. Reactivos núcleofilos y electrófilos. Principales tipos de reacciones orgánicas: sustitución, adición,
eliminación y redox. Polímeros de origen artificial. Clasificación, propiedades y meca-3-
nismos de polimerización. Polietileno, PVC, poliestireno, caucho, poliamidas y poliésteres.
7.Estructura atómica y Sistema Periódico
Bases de la teoría cuántica: Hipótesis de Planck, efecto fotoeléctrico y espectros
atómicos. Descripción del modelo atómico de Bohr: justificación del espectro de hidrógeno. Introducción a la mecánica cuántica: Hipótesis de De Broglie y principio de incertidumbre de Heisenberg. El átomo de hidrógeno según el modelo mecanocuántico.
Orbitales atómicos y números cuánticos. Significado físico de los números cuánticos.
Configuraciones electrónicas: principio de exclusión de Pauli y regla de Hund. La estructura del sistema periódico y las configuraciones electrónicas de los elementos. Variación periódica de las propiedades de los elementos. Estudio de los siguientes grupos:
alcalinos, alcalinotérreos, carbonoideos, nitrogenoideos, anfígenos y halógenos.
8. El enlace químico
El enlace químico en las moléculas y en los sólidos reticulares: el enlace covalente. Parámetros moleculares: energía, longitud y ángulo de enlace. Momento dipolar y
electronegatividad. Modelos de enlace covalente: Lewis, repulsión de pares electrónicos
y enlace de valencia. Geometría de moléculas sencillas. Hibridación de orbitales atómicos: sp, sp2 y sp3. Propiedades de las sustancias covalentes. Enlace iónico. Formación de
las redes cristalinas. Energía de red e índice de coordinación. Ciclo de Born-Haber.
Propiedades de las sustancias iónicas. Enlaces intermoleculares. Enlace metálico y propiedades de las sustancias metálicas.
Criterios de evaluación
1.
Determinar de forma experimental y teórica las variaciones de entalpía asociadas a las reacciones químicas, predecir su espontaneidad y evaluar su trascendencia tecnológica y social.
Se trata de comprobar que el alumno usa las entalpías de formación (tabla de datos, diagramas entálpicos) en el calculo teórico de entalpías de reacción a partir de las
ecuaciones químicas ajustadas, determina experimentalmente la variación de entalpía de
una reacción química, deduce la espontaneidad de una reacción química considerando el
factor entálpico y entrópico , y planifica investigaciones sobre diferentes combustibles
teniendo en cuenta sus aspectos energéticos y medio ambientales.
2.
Aplicar correctamente el concepto de velocidad de reacción y explicar los efectos de los factores que la modifican haciendo especial énfasis en los catalizadores y sus aplicación en usos industriales.
Se trata de comprobar que el alumno considera la cantidad de materia y el tiempo al utilizar el concepto de velocidad de reacción, comprueba experimentalmente los
efectos del grado de división, concentración y temperatura en la velocidad de reacción,
los justifica teóricamente según la teoría de colisiones y la del estado de transición y
justifica la influencia de los catalizadores valorando su papel en procesos industriales y
medioambientales.
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3.
Aplicar la ley de acción de masas y el principio de Le Chatelier a reacciones
químicas en estado de equilibrio.
Se trata de comprobar que el alumno es capaz de identificar el estado de equilibrio químico mediante sus características, utilizar la ley de equilibrio y la estequiometría de las reacciones químicas en la resolución de problemas relacionar el grado de
disociación y las constantes de equilibrio Kc y Kp, emitir hipótesis sobre el efecto que
origina en un equilibrio químico la alteración de las condiciones del sistema, valorando
su importancia en la industria y el medio ambiente.
4.
Reconocer las sustancias que actúan como ácidos y bases de acuerdo con las
teorías de Arrhenius y Brönsted-Lowry y determinar el pH de algunas disoluciones acuosas.
Se trata de comprobar que el alumno representa e interpreta reacciones de transferencia de protones identificando las especies que actúan como ácido y base clasificándolas según su fortaleza relativa, calcular el pH de disoluciones de ácidos y bases,
determinar cualitativamente y cuantitativamente la acidez de disoluciones de sales en
agua, resolver volumetrías ácido-base e investigar acerca de las características e importancia de sustancias ácidas y básicas.
5.
Identificar reacciones de oxidación y reducción y escribir las ecuaciones ajustadas en casos sencillos.
Se trata de comprobar que el alumno es capaz de reconocer reacciones con transferencia de electrones, ajustándolas por el método del ión-electrón y hacer cálculos estequiométricos, valorando la importancia social de algunos de estos procesos.
6.
Distinguir entre pila galvánica y cuba electrolítica, calcular el potencial
de una pila y explicar las aplicaciones industriales de los procesos redox. Se trata de
comprobar que el alumno es capaz de distinguir los elementos que constituyen las pilas
y las cubas e interpretar los procesos químicos que se producen; utiliza correctamente
las tablas de potenciales de reducción en la determinación del potencial de una pila y
comprobar experimentalmente las predicciones sobre la espontaneidad de una reacción
redox.
7.
Describir las reacciones de los componentes orgánicos y valorar la importancia
de los polímeros orgánicos artificiales.
Se trata de comprobar que el alumno es capaz de distinguir los diferentes tipos
de reacciones orgánicas, y obtener información acerca de los principales polímeros artificiales.
8.
Describir los modelos atómicos de Bohr y mecanocuántico y explicar los descubrimientos que los originaron.
Se pretende comprobar que los alumnos son capaces de explicar la hipótesis de
Planck, el efecto fotoeléctrico y los espectros atómicos, reconocer los fundamentos del
modelo mecanocuántico (hipótesis de De Broglie y principio de incertidumbre) y describir el átomo de hidrógeno según el modelo de Bohr.
9.
Elaborar las configuraciones electrónicas de los elementos químicos y justificar
las variaciones periódicas de los elementos.
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Se trata de comprobar que el alumno es capaz de relacionar las configuraciones
electrónicas con la ordenación periódica de los elementos y utiliza el modelo mecanocuántico para justificar las variaciones periódicas del radio atómico e iónico, la
energía de ionización, la afinidad electrónica, la electronegatividad y el número de oxidación.
10.
Explicar las uniones entre átomos y definir los parámetros ligados al enlace
químico.
Se trata de comprobar que el alumno es capaz de describir el enlace covalente
como solapamiento de orbitales atómicos, justificar la formación de la red cristalina en
las sustancias iónicas, construir ciclos energéticos del tipo Born-Haber para calcular la
energía de red, describir la estructura de los metales, predecir la formación de enlaces
intermoleculares y aplicar los parámetros del enlace químico en la deducción de la
geometría de moléculas sencillas.
11.
Relacionar las propiedades de las sustancias con el tipo de enlace que forman
los átomos que las constituyen.
Se trata de comprobar que el alumnado es capaz de explicar las propiedades de
distintas sustancias químicas en función de la naturaleza del enlace entre átomos y/o
entre moléculas y valorar esta sistematización por su aplicación en la fabricación de
nuevos materiales.
12.
Contrastar diferentes fuentes de información y elaborar informes en relación a
cuestiones químicas relevantes en la sociedad.
Se pretende saber si los alumnos son capaces de buscar bibliografía, adecuada a
su preparación, referente a temas de actualidad y de estructurar el trabajo bibliográfico
de manera adecuada.
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