INTRODUCCIÓN Contenido El presente trabajo describe algunos aspectos de la serie "Temas Básicos" publicada por la Asociación Nacional de Universidades e Institutos de Enseñanza Superior en el área de Química, en lo que se refiere a su objetivo de reelaborar programas de asignatura y laboratorios para las diversas áreas de actividades escolares, dentro de la nueva estructura del ciclo superior de la enseñanza media propuesta por la ANUIES, en la XIV Asamblea efectuada en Tepic, Nayarit, el mes de octubre de 1972. El trabajo comprende un esbozo sobre el Programa de Química, los módulos que lo desarrollan y una serie de tres volúmenes de Experimentos de Química integrados que lo ilustran y lo complementan. Se hace énfasis en las características de la parte experimental. 1. PROGRAMA DE QUIMICAContenido a) Información general Este programa trata de superar las deficiencias habituales de los programas de enseñanza, los cuales por lo general se limitan sólo a enumerar temas a cubrir. Dicho programa, que comprende tres semestres, se planteó como una guía del proceso enseñanza-aprendizaje para cada clase, ya que se presenta en forma detallada la descripción sintética de los temas por objetivos para cada unidad, se sugieren actividades metodológicas y orientaciones sobre evaluación, además contiene una sección dedicada a material didáctico recomendado (modelos, experimentos de cátedra, lista de películas, lista de filminas, lista de diapositivas, etc.) y una amplia sección bibliográfica tanto para profesores como para alumnos, que comprende listas de títulos de libros de texto y de consulta disponibles en idioma español, principales revistas nacionales y extranjeras y artículos seleccionados de diversas revistas relacionadas con educación química. En la tabla Nº 1 se presenta una información general del Programa. Tabla Nº 1 PROGRAMA DE QUIMICA   Información general: DURACION: Tres semestres FRECUENCIA: Dos horas de teoría y dos de laboratorio por semana ANTECEDENTES Matemáticas, Física y Metodología de la Ciencia. CONSECUENTES Biología y Ciencias de la Salud UNIDADES Veinte cada semestre CADA UNIDAD COMPRENDE: *Descripción sinética de cada tema por objetivos *Tiempo de duración. *Diversas actividades sugeridas. *Evaluación COMPLEMENTOS Sección de material didáctico recomendado: *Modelos *Experimentos de cátedra *Diapositivas *Lista de filminas *Lista de películas Bibliografía recomendada: *Módulos que acompañan al Programa. *Libros de texto y de consulta para maestros y alumnos. *Revistas para maestros. *Artículos seleccionados de revistas. b) Temas y secuencia En la tabla Nº 2 se presenta un resumen de los temas generales que se cubren en los tres semestres, los cuales comprenden principios básicos de la química, dividido en la siguiente forma : Química I :Estructura Química y Química Inorgánica Química II :Química Orgánica y Bioquímica Química III :Química Física y Analítica. El contenido total pretende cubrir en forma introductoria y progresiva, los principales campos de la Química. El orden en que se tratan los temas de los cursos se basa en las siguientes consideraciones: El empezar con el estudio de la estructura de la materia, permite describir las propiedades de los elementos y moléculas, apoyándose en los datos estructurales, es decir, reemplazar el aspecto meramente descriptivo, por un aspecto de deducción lógica y razonada; se puede así cumplir con los requisitos modernos del aprendizaje de la química inorgánica y orgánica, evitando una memorización excesiva, e insistiendo sobre el aspecto deductivo y fundamental. Al terminar estas dos primeras partes, el alumno dispondrá del conocimiento suficiente para estudiar con provecho los aspectos energéticos y dinámicos de la químic complementándose además con los principios de las matemáticas y de la física que habrá estudiado en cursos anteriores. Tabla Nº 2 PROGRAMA DE QUIMICA TEMAS : 1er. Semestre Estructura Química y Química Inorgánica Introducción al estudio químico de la materia. Estructura atómica y periodicidad. Enlaces y reacciones químicas. Nomenclatura y unidades en química. Aspectos de Química Inorgánica descriptiva. 2º Semestre Química Orgánica y Bioquímica Introducción a la química del carbono. Hidrocarburos y el petróleo. Polímeros e industria química orgánica. Alcoholes, aldehídos y cetonas. Acidos orgánicos, aminas y derivados. Química de los seres vivos. 3er. Semestre Química Física y Analítica Introducción a los cambios físico-químicos de la materia. Propiedades energéticas en las reacciones químicas. Equilibrio y velocidad de las reacciones químicas. Soluciones. Equilibrio químico de las reacciones en solución acuosa. Electroquímica. Análisis químicos. Análisis físico-químicos. 2. LOS MODULOSContenido Con el objeto de innovar, facilitar y hacer flexible el proceso de aprendizaje de la química a nivel medio superior, se escribieron un conjunto de módulos basándose en el Programa de Química. En la tabla Nº 3, se presenta la correspondencia de los módulos con las unidades del Programa de Química. (Ver anexo.) Dichos módulos fueron escritos por profesionales especialistas en diferentes campos de la química de diversas instituciones educativas del país. En la mayoría de los casos los módulos fueron escritos por varios autores, en otros por un solo autor. Tabla Nº 3 RELACION DE LOS MODULOS CON LAS UNIDADES DEL PROGRAMA DE QUIMICA Título del módulo Unidades Introducción al estudio químico de la materia 1 a 3 Estructura atómica 4 a 6 Periodicidad química 7 Enlaces y reacciones químicas 8 y 9 Estequiometría (y unidades en química) 9 y 10 Nomenclatura 10 Química y estructura de no metales 11 a 18 y 20 Química de metales y aleaciones 19 Introducción a la química del carbono 21 a 24 Hidrocarburos, alifáticos y bencénicos 25 a 28 El petróleo y la petroquímica 29 Polímeros 30 y 35 Industria química orgánica 36 Alcoholes, aldehidos y cetonas 31 y 32 Acidos orgánicos, aminas y derivados 33 y 34 Química de los seres vivos 37 a 40 Termodinámica aplicada a los fenómenos químicos 41 a 45 Equilibrio cinético y catálisis 46 y 47 Soluciones y fenómenos ácido Base 48 a 52 Electroquímica 53 Análisis químicos 54 a 57 Análisis físico-químicos 58 a 60 El conjunto de módulos ofrece la ventaja de una gran flexibilidad en su empleo, ya que puede ser adaptado el total de ellos como libros de texto, o como material complementario de los textos seleccionados, o en forma independiente por estudiantes que tengan interés particular por un determinado tema. En la tabla Nº 4 se presenta el contenido general de los módulos para cada unidad del Programa de Química. Tabla Nº 4 CONTENIDO DE LOS MODULOS Desarrollo general de cada unidad del Programa de Química .Título .Indice .Objetivos particulares .Conceptos previos .Conceptos nuevos .Relación con la parte experimental .Relación con otras unidades .Diagrama conceptual .Introducción .Desarrollo del tema de la unidad dividido en partes cortas .Sección de preguntas y respuestas .Sección de autoevaluación .Apéndices .Bibliografía. Con el objeto de lograr en lo posible uniformidad en la presentación del conjunto de módulos, se sugirieron a los autores diversas recomendaciones sobre redacción. En general se propuso presentar en cada módulo de forma clara, breve y sencilla los principios fundamentales de química moderna, y en lo posible su utilización en las diferentes actividades de la vida diaria y de la producción industrial, a fin de destacar la relación entre la teoría aprendida y sus aplicaciones prácticas. Se destacó esta relación para motivar el interés del alumno por el estudio de la química. 3. LOS EXPERIMENTOS INTEGRADOSContenido El conjunto de módulos se completa con una serie de tres volúmenes de experimentos a nivel medio superior, integrados al Programa de Química. En las tablas Núms. 5, 6 y 7 aparecen las relaciones entre los temas de los módulos y de las prácticas correspondientes, siempre y cuando fue posible establecer tales correspondencias. En la tabla Nº 8 se muestra el contenido general de los manuales de experimentos, y en la tabla Nº 9 se presenta el desarrollo típico de un experimento. En cada volumen, el número de experimentos presentados es mayor que el número total de sesiones de laboratorio durante el semestre, con el objeto de permitir flexibilidad en el uso de los manuales, de tal forma que en cada escuela se pueda seleccionar la secuencia más apropiada de experimentos según los intereses particulares y los medios disponibles. Los experimentos se planearon procurando en lo posible, que el tiempo de realización de cada uno de ellos no excediera a dos horas; además se seleccionaron equipos, materiales y substancias fácilmente asequibles y económicas. Se procuró una descripción minuciosa de los procedimientos, incluyendo notas, con el propósito de evitar riesgos de accidentes y proporcionar a los estudiantes una guía que les podrá ser útil en su formación personal. En la presentación de los experimentos no se indican los resultados esperados, permitiendo así que el estudiante desarrolle su capacidad de observación e interprete por sí mismo los hechos observados. Se pretende así promover un interés genuino por el trabajo experimental en química. a) Experimentos de Química, Parte I En la tabla Nº 10 se muestra una selección de doce experimentos con sus objetivos correspondientes; de esta manera se propone cubrir el número promedio de sesiones del primer semestre. Los primeros cuatro experimentos son de carácter general y capacitan al alumno en el conocimiento y entrenamiento en el uso de los materiales y técnicas comunes de laboratorio. Tabla Nº 8 EXPERIMENTOS DE QUIMICA I - INORGANICA, II - ORGANICA Y BIOQUIMICA, III - QUIMICA-FISICA Y ANALITICA Contenido general : Introducción. Objetivos generales de la experimentación en química. Recomendaciones generales a los alumnos y profesores. Lista completa de material y equipo necesario por semestre. Lista completa de reactivos necesarios por semestre. Presentación de 20 experimentos por semestre; 12 seleccionados y 8 optativos. Apéndices. Se presentan las siguientes tablas : Parte I. Pesos atómicos. Unidades comunes. Parte II. Fórmulas y nombres de familias de compuestos orgánicos. Datos de disolventes orgánicos comunes. Parte III. Logaritmos. Datos de interés sobre ácidos y bases comunes. Constantes fundamentales. Tabla Nº 9 CONTENIDO DE CADA EXPERIMENTO Título. Objetivos particulares. Aspectos teóricos. Lista de materiales y equipo. Lista de substancias. Procedimientos. Dibujos ilustrativos. Registro de datos preliminares. Observaciones durante la experimentación. Registro de resultados durante la experimentación. Cálculos. Preguntas relacionadas con la interpretación de hechos y resultados. Evaluación. Tabla Nº 10 EXPERIMENTOS SELECCIONADOS 1er. Semestre : Química Inorgánica Nombre del experimento Objetivo 1. MATERIALES DE USO COMUN EN EL LABORATORIO Familiarizarse con los materiales de uso más frecuente en el laboratorio de química. 2. TECNICAS COMUNES DE LABORATORIO (I) Familiarizarse con los trabajos en vidrio utilizando tubos y varillas. 3. TECNICAS COMUNES DE LABORATORIO (II) Aprender la técnica adecuada del uso de la balanza del laboratorio de química. 4. TECNICAS DE LABORATORIO (III) Adiestrarse en técnicas usuales en el laboratorio de química, tales como la filtración, destilación, sublimación y preparación de soluciones. 5. ELEMENTOS, MOLECULAS Y MEZCLAS Diferenciar un elemento, una molécula y una mezcla y estudiar algunas de sus propiedades. 6. CONSERVACION DE LA MATERIA Verificar la Ley de la Conservación de la Materia de Lavoisier en una reacción química. 7. SINTESIS DE UN COMPUESTO INORGANICO Y DETERMINACION DE SU FORMULA Ilustrar la ley de la composición definida sintetizando un sulfuro de cobre, encontrar su composición y calcular su fórmula empírica. 8. REACCIONES QUIMICAS Efectuar diferentes tipos de reacciones químicas. 9. ESTEQUIOMETRÍA Investigar la estequiometría de la descomposición térmica de KC103 y analizar una mezcla de KC103-NaCL. 10. HIDROGENO Experimentar la reacción de diferentes metales con varios ácidos, para seleccionar qué metal y qué ácido son los más apropiados para producir H2 en el laboratorio y estudiar algunas propiedades de este gas. 16. AZUFRE Y DERIVADOS Estudiar algunas propiedades de diferentes formas alotrópicas del azufre, así como la obtención y propiedades del SO2yH2SO4. 18. METALES (I) Verificar el peso atómico y el equivalente gramo de un metal. Otros experimentos tratan sobre algunos temas fundamentales en el aprendizaje de la Química. Estos son : elementos, moléculas y mezclas (experimento 5), conservación de la materia (experimento 6), síntesis de un compuesto inorgánico y la determinación de su fórmula (experimento 7), reacciones químicas (experimento 8), estequiometría (experimento 9), hidrógeno (experimento 10), azufre y derivados (experimento 16), y metales (experimento 18). Otras prácticas son optativas, dependiendo del material disponible en cada escuela, del tiempo y del interés particular; éstas son : oxígeno (experimento 11), agua de hidratación en sólidos (experimento 12), sales (experimento 13), ácidos (experimento 14), bases (experimento 15), nitrógeno y amoniaco (experimento 17), metales (II) (experimento 19) y carbono, bióxido de carbono y carbonatos (experimento 20). b) Experimentos de Química, Parte II En la tabla Nº 11 se muestra una lista de doce experimentos seleccionados con sus objetivos correspondientes para el 2º semestre del Curso de Laboratorio de Química, el cual trata sobre Química Orgánica y Bioquímica. En este volumen, los primeros experimentos amplían las técnicas comunes de laboratorio efectuadas en el semestre anterior, y tienen como propósito adiestrar a los alumnos en los procedimientos comunes en el Laboratorio de Química Orgánica, tales como : determinación de puntos de fusión y calibración del termómetro (experimento 1), determinación de puntos de ebullición y destilación fraccionada (experimento 2), y cristalización (experimento 3). Otros experimentos permiten practicar algunas técnicas simples de identificación de los compuestos orgánicos (experimentos 4 y 5) y estudiar las propiedades características de las familias de compuestos orgánicos comunes, tales como : los alcanos (experimento 6), los alquenos y los alquinos (experimento 7), los compuestos aromáticos (experimento 8), los alcoholes (experimento 11) y los aldehídos y cetonas (experimento 12). Los compuestos fundamentales en los seres vivos se estudian en algunos experimentos atractivos para los cuales se requieren solamente substancias de uso común. Esta parte incluye los carbohidratos (experimento 17), las proteínas (experimento 18), los lípidos (experimento 19) y las enzimas (experimento 20). Tabla Nº 11 EXPERIMENTOS SELECCIONADOS 2º Semestre Química Orgánica y Bioquímica Nombre del experimento Objetivo 1. TECNICAS COMUNES DE LABORATORIO (IV) Utilizar un método sencillo para determinar puntos de fusión y calibrar un termómetro. 2. TECNICAS COMUNES DE LABORATORIO (V) Determinar el punto de ebullición de varios líquidos y separar una mezcla de líquidos por la técnica de destilación fraccionada. 3. TECNICAS COMUNES DE LABORATORIO (VI) Seleccionar el solvente adecuado para cristalizar una muestra problema y efectuar las operaciones de purificación por cristalización. 4. IDENTIFICACION DE UN COMPUESTO ORGANICO Realizar pruebas para difernciar un compuesto orgánico de un compuesto inorgánico. 7. HIDROCARBUROS (II) Preparar etileno o acetileno y estudiar algunas de sus propiedades. 8. COMPUESTOS AROMATICOS Estudiar las propiedades físicas y químicas del benceno y de algunos compuestos aromáticos. 11. ALCOHOLES Comprobar experimentalmente algunas propiedades características de los alcoholes y preparar algunos derivados identificables por su olor. 13. PREPARACION DE UN JABON Obtener un jabón a partir de un aceite vegetal común, observar su comportamiento y justificar cada uno de sus pasos del procedimiento experimental. 15. POLIMEROS (II) Preparar y estudiar un tipo de polímero de condensación: el nylon o la bakelita. 16. SINTESIS ORGANICAS Efectuar la síntesis de la aspirina o de la fenolftaleina y calcular su rendimiento. Justificar el uso de cada reactivo y cada etapa experimental. 17. CARBOHIDRATOS Estudiar algunas propiedades de azúcares y almidones. 20. ENZIMAS Efectuar pruebas para determinar la acción de la amilasa de la salida y estudiar la influencia de la temperatura sobre su actividad. Se incluyen también diferentes experimentos con el propósito de presentar al estudiante diversos aspectos industriales de la Química orgánica moderna, y de familiarizarlo con algunos procesos de importancia económica; dichos experimentos son : petróleo y derivados (experimento 9), polímeros (experimentos 10 y 15), fabricación de un jabón (experimento 13), síntesis orgánicas (experimento 19) y obtención de la urea (experimento 14). c) Experimentos de Química, Parte III En la tabla Nº 12 se presentan los títulos y los objetivos de doce experimentos seleccionados correspondientes al 3er. semestre que trata sobre Química-Física y Analítica. Esta parte experimental constituye una introducción al estudio cuantitativo del comportamiento químico de las substancias. Con tal propósito estos experimentos pretenden enseñar al estudiante a efectuar el trabajo experimental con gran cuidado, con el fin de que logre obtener resultados precisos y reproductibles. Las primeras prácticas de esta parte III son un complemento cuantitativo a las técnicas de laboratorio estudiadas en las partes anteriores ya que se enseñan a valorar soluciones (experimento 1) y a determinar algunas constantes físicas de las substancias, tales como : solubilidad (experimento 2), densidad (experimento 3), capacidad calorífica (experimento 4) y peso molecular (experimento 6). En otras prácticas se realizan determinaciones de algunos valores característicos de las reacciones tales como : calor de reacción (experimento 5), equilibrio químico (experimento 7), velocidad de las reacciones químicas (experimento 8) y pH (experimento 13). Este volumen contiene también una secuencia de experimentos que constituye una introducción a las técnicas del análisis inorgánico (experimentos 14 y 15), del análisis orgánico aplicado a los alimentos (experimentos 16 y 17) y de otros métodos analíticos sencillos y de uso muy general, tales como : electrodepósito (experimento 18), colorimetría (experimento 19) y cromatografía (experimento 20). Por lo general, se procuró diseñar los experimentos usando muestras problema que presentan un reto a los estudiantes, enseñándoles a resolver casos concretos. Asimismo, en varios experimentos se sugiere a los estudiantes diseñar experimentos, lo cual les permitirá desarrollar su iniciativa personal y su capacidad imaginativa. Se plantean además, muchos problemas numéricos en varios experimentos con el propósito de relacionar y aplicar las teorías aprendidas en la clase con el método experimental realizado en el laboratorio. Esperamos que al terminar esta serie de experimentos, los estudiantes hayan adquirido interés por el trabajo experimental en química, destreza en las técnicas y preparación adecuada para su formación profesional. Agradecemos los comentarios y sugerencias de profesores y alumnos que permitan mejorar esta serie de experimentos integrados de Química. BIBLIOGRAFIA Contenido D. BUTRUILLE, J. RIVAS y F. VILLARREAL. Programa de Química, Semestres I, II y III, ANUIES, México, 1974. F. VILLARREAL, D. BUTRUILLE y J. RIVAS RAMOS. Experimentos de Química, Parte I, ANUIES, México, 1974. D. BUTRUILLE, J. RIVAS RAMOS y F. VILLARREAL. Experimentos de Química, Parte II, ANUIES, México, 1975. J. RIVAS RAMOS, F. VILLARREAL y D. BUTRUILLE. Experimentos de Química, Parte IIII, ANUIES México, 1975. D. BUTRUILLE, J. RIVAS RAMOS y F. VILLARREAL. Nomenclatura, ANUIES, México, 1975. F. VILLARREAL, D. BUTRUILLE y J. RIVAS RAMOS. Estequiometría, ANUIES, México, 1975. ANEXO Módulos de Química. Serie "Temas Básicos" editada por la ANUIES 1. Introducción al Estudio Químico de la Materia. M. EUGENIA OROZCO. MANUEL PEREZAMADOR. 2. Estructura Atómica. JOSEFINA PAREDES. Luis ANTONIO HUERTA. 3. El Núcleo y su Desarrollo. JOSEFINA PAREDES. LUIS ANTONIO HUERTA. 4. Periodicidad Química. JOSEFINA GARCIA SANCHO. FERNANDO ORTEGA CHICOTE. 5. Enlace Químico. MANUEL PEREZAMADOR. JACOBO GOMEZ LARA. 6. Nomenclatura y Unidad en la Química. FIDEL VILLARREAL. DANIEL BUTRUILLE. JAVIER RIVAS. 7. Estequiometría. FIDEL VILLARREAL. DANIEL BUTRUILLE. JAVIER RIVAS. 8. Cinética, Equilibrio y Catálisis. GRACIELA CHACON. MANUEL PEREZAMADOR. 9. Soluciones y Fenómenos Acido-Base. MANUEL PEREZAMADOR. JACOBO GOMEZ LARA. 10. Electroquímica. ENRIQUE VILLARREAL. 11. Termodinámica. HUGO SOLIS. JAVIER RIVAS. 12. Química y Estructura de no Metales. JUAN FERNANDEZ. MANUEL RANGEL. LUIS ANTONIO HUERTA. 13. Química de Metales y Aleaciones. ANTONIO CAMPERO. MARCELO HERNANDEZ. ROMAN SEJNOHA. 14. Introducción a la Química del Carbono. YOLANDA CASTELLS. FEDERICO GARCIA. 15. Hidrocarburos, Alifáticos y Bencénicos. XAVIER DOMINGUEZ. 16. El Petróleo y la Petroquímica. GUILLERMO ETIENNE. HECTOR MENCHACA. 17. Polímeros. ERNESTO URETA. 18. Industria Química Orgánica. ENRIQUE CARDENAS. 19. Alcoholes y Eteres. JOSEFINA GARCIA SANCHO. 20. Aldehídos y Cetonas. JORGE CORREA. FEDERICO GARCIA. 21. Acidos Orgánicos, Aminas y Derivados. DANIEL BUTRUILLE. 22. Química de la Vida. FIDEL VILLARREAL. JAVIER PEREZ VILLASEÑOR. DANIEL BUTRUILLE. HECTOR BOURGES. 23. Análisis Químico. IRMA VERA. DELIA ORTEGON. RAUL FRANCO. 24. Análisis Electroquímicos. PEDRO JOSEPH NATHAN. 25. Análisis Opticos. PEDRO JOSEPH NATHAN. 26. Métodos Clásicos de Separación. PEDRO JOSEPH NATHAN. 27. Separaciones Cromatográficas. PEDRO JOSEPH NATHAN. 28. Química Orgánica. GABRIEL SIADE BARQUET. 29. Química Inorgánica. JACOBO GOMEZ LARA.