Materia III. Enlaces químicos –Temario y bibliografía sugerida–

Materia III. Enlaces químicos
–Temario y bibliografía sugerida–
Licenciatura en Educación Secundaria
Especialidad: Química
Quinto semestre
Programa para la Transformación
y el Fortalecimiento Académicos
de las Escuelas Normales
México, 2002
Subsecretaría de Educación Básica y Normal
Introducción
Esta asignatura tiene el propósito de que el estudiante normalista reflexione sobre el
enlace químico, su relación con las propiedades macroscópicas de las sustancias, las
dificultades inherentes a su enseñanza y la importancia que tiene dentro del marco global
de la enseñanza de la química.
En primer lugar, se muestra cómo el enlace químico es una consecuencia de la
inestabilidad de los átomos aislados debido a que poseen estructuras electrónicas
incompletas. El estudiante normalista debe de reconocer que es, precisamente, la falta de
electrones suficientes lo que provoca que los átomos aislados se junten, formando
moléculas aisladas (en las sustancias moleculares) y redes cristalinas constituidas por
iones (en las sustancias iónicas) o por átomos (en las sustancias metálicas y en los
sólidos covalentes). Para explicar los enlaces químicos y las estructuras que se forman es
importante conocer el número de electrones de la última capa (los electrones de valencia)
y la electronegatividad de los átomos aislados.
Es importante que el estudiante normalista reconozca que los átomos aislados son
inestables y, por tanto, se unen espontáneamente para formar sistemas enlazados que sí
son estables. Esto quiere decir que se requiere energía para poder separar los átomos
unidos y, por el contrario, en el proceso de unión de los átomos (la formación de un
enlace químico) se libera energía. De este modo, las moléculas con átomos débilmente
enlazados se consideran de alto contenido energético puesto que fácilmente reaccionan
para formar otras moléculas con enlaces más fuertes. En este punto se puede volver a
recuperar lo estudiado sobre la combustión.
Al revés de lo que se encuentra en las ideas previas de los estudiantes, es la formación
de enlaces (y no la ruptura) la que proporciona energía. Ésta y otras concepciones
alternativas respecto al enlace químico se estudian en la segunda parte del curso.
También se muestra, junto con otras sugerencias didácticas, cómo las representaciones
de Lewis son un modelo simple y adecuado para presentar las ideas básicas en el tema
del enlace químico. En este bloque es importante revisar de manera crítica algunos de los
libros de Química que se usan en la escuela secundaria y organizar un proceso de
evaluación, con base en criterios, como los sugeridos en el Anexo “E” de la Guía de
estudio del curso de Química del PRONAP o en el Libro para el maestro de Biología, para
elegir los mejores libros.
En la última parte del curso se abordan las consecuencias macroscópicas del enlace
químico. Así se explican las propiedades de las sustancias polares (principalmente las del
agua), las de las no polares y las de las sustancias iónicas. Además se reflexiona sobre
las fuerzas débiles intermoleculares (Van der Waals, London) y sobre el enlace de
hidrógeno, que explican desde las propiedades del agua líquida, su solubilidad y los
estados físicos de la mayoría de las sustancias hasta la estructura tridimensional de las
proteínas y los ácidos nucleicos.
2
Organización por bloques
Bloque I. Los enlaces químico y la energía
Tema 1. Tipos de enlaces químicos. Electrones de valencia y electronegatividad.
Formación de iones.
Tema 2. La energía en los enlaces químicos. Combustión. El concepto de estabilidad.
Tema 3. El enlace químico y su relación con la estructura interna
Bloque II. La enseñanza y el aprendizaje del enlace químico.
Tema 1. Concepciones alternativas de los alumnos referentes al enlace químico.
Tema 2. Modelación de fenómenos: Estructuras de Lewis.
Tema 3. Sugerencias didácticas para enseñar enlace químico.
Bloque III. Los enlaces químicos y las propiedades de las sustancias
Tema 1. Enlace covalente no polar y propiedades asociadas.
Tema 2. Enlace covalente polar y propiedades asociadas. El agua y los puentes de
hidrógeno.
Tema 3. Enlace iónico y propiedades asociadas.
Tema 4. Otros tipos de enlaces: Van der Waals, London y de coordinación.
Bibliografía básica
Ahmad, Wan-Yaacob y Mat B. Zakaria (2000), “Drawing Lewis structure from Lewis symbols : a
direct electron pairing approach”, en Journal of Chemical Education, vol. 77, núm. 3,
E.U.A., pp. 329-331.
American Chemical Society (1998), “Iones y compuestos iónicos”, “Tú decides: entrada y salida de
energía”, “Cómo conservarse limpios con química”, “Peinados y enlaces químicos”, en
QuimCom. Química en la Comunidad, Delaware E.U.A., Addison Wesley Iberoamericana,
pp. 52-56, 226-235, 434-438, 447-449.
Daub G. William y William S.Seese (1996), “El enlace de hidrógeno en agua”, en Química, México,
Prentice Hall Hispanoamericana, pp. 340-344.
De Posada, José Ma. (1999), “Concepciones de los alumnos sobre el enlace químico antes,
3
durante y después de la enseñanza formal. Problemas de aprendizaje”, en Enseñanza de
las ciencias, vol. 17, núm. 2, Barcelona, ICE de la Universitat Autònoma de Barcelona/Vicerectorat d’Investigació de la Universitat de Valencia, pp. 227-245.
Garritz, Andoni y J. A. Chamizo (1994), “Compuestos covalentes e iónicos”, “Clasificación de los
enlaces”, “Estructuras de Lewis”, en Química, Wilmington, Delaware, E.U.A., AddisonWesley Iberoamericana, pp. 37-39, 436-466, 467-478.
Gasque-Silva, Laura (1997), “Iónico ó covalente”, en Educación Química, vol. 8, núm. 3, México,
pp. 160-165.
Hoffmann, Roald (1997), “Creación y descubrimiento” y “En elogio a la síntesis”, en Lo mismo y no
lo mismo, México, FCE, pp. 99-106, 107-112.
Kwen Boo, Hong (1998), “Students’ understandings of chemical bonds and the energetics of
chemical reactions”, en Journal of Research in Science Teaching, vol. 35, núm. 5, E.U.A.,
pp. 569-581.
Miras, Mariana (1999), “Un punto de partida para el aprendizaje de nuevos contenidos: los
conocimientos previos”, en El constructivismo en el aula, España, Graó, pp. 47-63.
Bibliografía complementaria
Chang, Raymond (1992), “Enlace químico I: conceptos básicos”, en Química, México, McGraw-Hill,
pp. 348-387.
Choppin, R. y Lee R. Summerlin (1994), “Compuestos iónicos y moleculares”, “Enlace covalente” y
“Enlaces químicos intermedios” en Química, México, pp. 213-215, 228-231 y 231-237.
Harrison, Allan G. y David F. Treagust (2000), “Learning about atoms, molecules, and chemical
st
bonds : a case study of multiple-model use in grade 11 chemistry”, en Science Education,
vol. 84, núm. 3, E.U.A., pp. 352-381.
Pozo, J. I. y M. A. Gómez (1998), “La naturaleza de la materia como un sistema de interacción
entre partículas”, en Aprender y enseñar ciencia, Madrid, M. E. C./ Morata, pp. 156-160.
4