PROGRAMA DE QUÍMICA IV
PRIMERA UNIDAD. LAS INDUSTRIAS DEL PETRÓLEO Y DE LA PETROQUÍMICA
PROPÓSITOS
Al finalizar la Unidad, el alumno:
• Ampliará su conocimiento sobre la estructura de la materia, a través del estudio de las propiedades del carbono, para comprender el comportamiento químico de sus compuestos.
• Profundizará en el estudio de la reacción y enlaces químicos, mediante la investigación documental y experimental de algunas reacciones de compuestos orgánicos, para conocer su importancia en la producción de productos útiles al hombre.
• Valorará la importancia de las industrias del petróleo y de la petroquímica al analizar su impacto económico, social y ambiental en el desarrollo de México, para contribuir a la comprensión de la interacción entre la química y la sociedad.
Nota: Los números que aparecen entre paréntesis, después de las estrategias, corresponden al número del aprendizaje que se espera alcanzar y, los que aparecen después de la temática corresponden al nivel de aprendizaje 24
TIEMPO: 38 horas
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
El alumno:
A1. Selecciona, analiza e interpreta información relevante.
A2. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y sus opiniones.
A3. Reconoce la importancia de los productos del petróleo y de la petroquímica en su vida diaria. (N1)
¿Por qué son importantes los productos de las industrias del petróleo y de la petroquímica? (4 horas)
Por medio de lluvia de ideas solicitar a los alumnos mencionar algunos productos derivados del petróleo y de la petroquímica que utilicen en la vida diaria.
Investigación documental o electrónica sobre las industrias del petróleo y de la petroquímica, sus productos e impacto económico en México. (A1)
ƒAnalizar la información para responder a las preguntas: ¿son importantes los productos del petróleo?, ¿renunciarías a tales productos? En discusión grupal concluir que los productos obtenidos del petróleo y de la
industria petroquímica son importantes en la vida diaria. (A2, A3)
Productos e impacto económico de las industrias del petróleo y de la petroquímica en México. (N1)
Los niveles corresponden a la taxonomía propuesta por el Seminario de Evaluación de los Aprendizajes en Ciencias (Rubro 4), los cuales se precisan al final del programa. 73
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
A4. Selecciona, analiza e interpreta información relevante.
A5. Observa, registra y analiza información relevante al experimentar.
A6. Maneja con destreza y precaución las sustancias, material y equipo de laboratorio al experimentar.
A7. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y expresa sus opiniones.
A8. Comprende que la composición del petróleo determina sus propiedades, usos y valor económico. (N2)
A9. Comprende que el petróleo es una mezcla compleja. (N2)
A10. Comprende el fundamento de la destilación fraccionada y su importancia para separar los componentes del petróleo. (N2)
A11. Relaciona el punto de ebullición con la masa molecular de los hidrocarburos. (N2)
A12. Identifica los elementos que constituyen a los hidrocarburos. (N1)
¿Qué es el petróleo y cómo se separan sus componentes? (4 horas)
ƒInvestigación documental sobre la composición del petróleo, la clasificación del crudo mexicano (ligero, pesado y superligero), uso de sus derivados y valor económico. (A4)
Actividad experimental para caracterizar cualitativamente diferentes tipos de petróleo (viscosidad, color, aspecto, volatilidad, etc.) Elaborar el informe correspondiente. (A5, A6, A7)
De manera grupal analizar la información obtenida de la investigación documental y experimental para concluir que el petróleo es una mezcla compleja y que la separación de sus componentes es necesaria para
obtener productos de precio mundialmente competitivo. (A8, A9)
ƒMediante una lectura, un video o un software que ilustre la destilación fraccionada del petróleo y señale los usos de los productos que se obtienen; realizar un análisis de la información y concluir que:
- El petróleo es una mezcla compleja cuyos componentes se separan por destilación fraccionada
- Las aplicaciones de las fracciones del petróleo como combustibles y materias primas para la industria petroquímica. (A9, A10, A11)
ƒ Actividad experimental para determinar carbono e hidrógeno en hidrocarburos. Analizar los resultados y concluir que los hidrocarburos son compuestos formados por carbono e hidrógeno. Elaborar el reporte
correspondiente. (A5, A6, A7, A12)
El petróleo como mezcla compleja de hidrocarburos. (N1)
Destilación fraccionada: fundamento del proceso. (N2)
Relación entre punto de ebullición y masa molecular. (N2)
Elementos constituyentes de los hidrocarburos. (N1)
A13. Selecciona, analiza e interpreta información relevante.
A14. Explica por medio de modelos de ¿Por qué existe una gran cantidad de compuestos del carbono?
(6 horas)
ƒBúsqueda de información sobre las propiedades del carbono y sus compuestos: tetravalencia, concatenación e isomería. Hacer un análisis de lo investigado. (A13) ƒ Solicitar a los alumnos que, bajo la supervisión del profesor: 74
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
la estructura atómica del carbono, su tetravalencia y capacidad de concatenación. (N2)
A15. Representa mediante modelos los isómeros estructurales de hidrocarburos sencillos. (N2)
A16. Comprende la geometría de las moléculas de los compuestos del carbono y la formación de enlaces
sencillos, dobles y triples. (N2)
- Establezcan, a partir de la información proporcionada en la tabla periódica, el número atómico, electronegatividad y electrones de valencia del carbono e hidrógeno
- Representen los átomos de carbono e hidrógeno mediante los modelos de Bohr (electrones internos y externos) y de Lewis (electrones de valencia)
- Representen los isómeros estructurales de algunos compuestos sencillos del carbono.
En discusión grupal concluir que el carbono forma una gran cantidad de compuestos debido a sus propiedades. (A14, A15)
ƒ Pedir a los alumnos que, bajo la supervisión del profesor:
- Representen cadenas de moléculas sencillas lineales, ramificadas y cíclicas, considerando enlaces covalentes C-C, C=C, C≡C y C-H
- Construyan modelos tridimensionales de moléculas sencillas de geometría tetraédrica, triangular y lineal empleando globos, envases tetrapac, unicel, entre otros, y midiendo los ángulos para explicar la
geometría molecular con la teoría de repulsión de pares electrónicos de la capa de valencia (TRPECV).
Analizar los modelos construidos y concluir que los átomos de carbono tienen la capacidad de formar enlaces sencillos dobles y triples. (A16)
Propiedades del carbono y sus compuestos:
• Tetravalencia
• Concatenación
• Isomería estructural (N2)
Formas geométricas de las moléculas:
• Tetraédrica
• Triangular
• Lineal (N2)
Enlaces covalentes sencillo, doble y triple. (N2)
A17. Describe las características
estructurales de los hidrocarburos
saturados, no saturados y aromáticos.
(N2)
A18. Establece la diferencia entre un hidrocarburo y los grupos alquilo que
de él se derivan. (N2)
A19. Aplica las reglas de la IUPAC para nombrar los hidrocarburos estudiados. (N3)
¿Cómo se clasifican y representan los hidrocarburos? (4 horas)
ƒ Análisis de una lectura sobre, qué son los hidrocarburos, su clasificación (saturados, no saturados, lineales, ramificados, cíclicos y aromáticos) y formas de representación (fórmulas condensada, desarrollada,
semidesarrollada y estructural).
Solicitar a los alumnos que, bajo la supervisión del profesor, realicen las siguientes actividades:
- Escribir algunas fórmulas condensadas, semidesarrolladas, desarrolladas, así como representaciones estructurales (de líneas) para los primeros alcanos, alquenos, alquinos y aromáticos (benceno, naftaleno, antraceno, tolueno y xilenos)
- Dibujar la estructura de algunos alcanos cíclicos saturados, no saturados, aromáticos y de isómeros estructurales
- Aplicar las reglas de nomenclatura para hidrocarburos de la IUPAC y la de grupos alquilo (radicales) más sencillos al nombrar los compuestos estudiados. (A17, A18, A19)
Características estructurales de hidrocarburos saturados, no saturados y aromáticos. (N2)
Representación de fórmulas: condensada, desarrollada y semidesarrollada, y representaciones estructurales. (N2)
Nomenclatura IUPAC para nombrar los 75
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
hidrocarburos. (N3)
Grupos alquilo. (N1)
A20. Establece diferencias y similitudes entre las propiedades de los hidrocarburos alifáticos y aromáticos.(N2)
A21. Señala que las propiedades de los hidrocarburos dependen de la estructura de sus moléculas. (N2)
A22. Establece la diferencia entre un isómero estructural y un isómero geométrico. (N2)
A23. Relaciona el tipo de enlace con la reactividad en compuestos orgánicos. (N3)
A24. Distingue los enlaces doble y triple como centros reactivos en las moléculas de los hidrocarburos. (N2)
A25. Explica por qué son importantes los petroquímicos básicos. (N2) ¿Por qué son diferentes las propiedades de los hidrocarburos? ( 8 horas)
ƒ Información acerca de las propiedades y usos de los hidrocarburos alifáticos y aromáticos representativos que permita al profesor, analizar con los alumnos la diferencia entre ellos. (A20)
ƒ Solicitar a los alumnos que dibujen o construyan modelos tridimensionales de algunos isómeros estructurales y geométricos sencillos. Analizar las formas de las moléculas y con datos de sus
propiedades físicas establecer la relación entre la estructura y sus propiedades. (A21)
ƒ Investigación documental acerca de la reactividad de los enlaces sencillo, doble y triple. El profesor orientará una discusión grupal sobre la información obtenida para establecer la relación entre el tipo de enlace y
la reactividad en los compuestos orgánicos. (A22)
ƒ Experiencia de cátedra que permita a los alumnos comparar la reactividad del metano, etileno y acetileno, o proyectar un audiovisual que sustituya la experiencia. A partir de las observaciones establecer las
diferencias entre la reactividad de los hidrocarburos saturados y no saturados. (A23, A24)
ƒ Lectura sobre los petroquímicos básicos (metano, etileno, propileno, butilenos y aromáticos), su obtención a partir del petróleo, propiedades y aplicaciones. Discutir y analizar la información, destacar al etileno por su
reactividad y su capacidad para formar diversidad de compuestos.
Concluir sobre la importancia de estos petroquímicos para la fabricación de productos. (A25)
Propiedades de los hidrocarburos por su estructura. (N2)
Propiedades de isómeros estructurales y geométricos. (N2)
Tipo de enlace y reactividad en compuestos orgánicos. (N3)
Reactividad del doble y triple enlace. (N2)
Petroquímicos básicos. (N2)
A26. Selecciona, analiza e interpreta información relevante.
A27. Clasifica los compuestos del ¿Qué importancia tienen los grupos funcionales en los compuestos del carbono? (8 horas)
ƒ Investigación bibliográfica para establecer qué son los grupos funcionales y cuál es su estructura. (A26)
ƒ Con base en el análisis de la información orientar al alumno para Estructura de los grupos funcionales: haluro, 76
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
carbono por su grupo funcional. (N2)
A28. Identifica en fórmulas de compuestos del carbono a los grupos funcionales. (N2)
A29. Reconoce que las propiedades de los compuestos del carbono se deben a su grupo funcional. (N2)
A30. Distingue las reacciones de sustitución, adición, eliminación, condensación y oxidación. (N2)
A31. Representa las reacciones estudiadas por medio de ecuaciones, en las que se indiquen las condiciones
de reacción. (N3)
A32. Observa, registra y analiza información relevante al experimentar.
A33. Maneja con destreza y precaución las sustancias y el material y equipo de laboratorio al experimentar.
A34. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y expresa sus opiniones.
elaborar un cuadro que contenga: nombre genérico, estructura general y al menos dos ejemplos con fórmula y nombre. (A27, A28)
ƒ Lectura acerca de las propiedades, usos y aplicaciones de los compuestos orgánicos (haluros, alcoholes, éteres, aldehídos, cetonas, ácidos carboxílicos, ésteres, aminas, amidas, anhídridos). Discusión y
análisis de la información para establecer la relación que existe entre las propiedades, usos y aplicaciones de los compuestos con su grupo funcional. (A29)
ƒ A partir de una investigación documental acerca de las reacciones de compuestos orgánicos de sustitución, adición, eliminación, condensación y oxidación (lenta y rápida); el profesor analizará junto con el grupo los
diferentes tipos de reacción para identificar patrones de comportamiento y explicar cuáles son específicas de alcanos, alquenos y alquinos
Resolver ejercicios de identificación y escritura de reacciones. (A30, A31)
ƒ Actividad experimental de reacciones de compuestos orgánicos de:
sustitución (etanol con ácido clorhídrico), adición (etileno con bromo), eliminación (etanol con ácido sulfúrico), condensación y oxidación (una fermentación u oxidación biológica para generar compuestos con distinto grado de oxidación). Escribir las ecuaciones químicas correspondientes.
Elaborar el informe correspondiente. (A32, A33, A34)
Se recomienda tener cuidado en el manejo de reactivos y residuos.
ƒ Elaborar un cuadro sinóptico o mapa conceptual que sintetice lo aprendido, acerca de las propiedades de los hidrocarburos y la importancia de los grupos funcionales con sus reacciones.
alcohol, éter, aldehído, cetona, carboxilo, éster, amina, amida. (N2)
Propiedades de compuestos del carbono por su grupo funcional. (N2)
Reacciones de compuestos orgánicos:
• Sustitución
• Adición
• Eliminación
• Condensación
• Oxidación (N2)
A35. Selecciona, analiza e interpreta información relevante.
A36. Valora las soluciones a los problemas de contaminación ambiental en la extracción y¿Cómo impacta al ambiente la producción de petróleo y petroquímicos en México? (4 horas)
ƒ Búsqueda de información documental o en Internet, o proyección de un audiovisual acerca de los problemas de contaminación ambiental por la extracción, y transformación del petróleo y métodos de control biotecnológicos. (A35)
ƒ Con la información obtenida llevar a cabo una discusión dirigida por el profesor para analizar los aspectos relacionados con la contaminación y Contaminación originada por los procesos de extracción y77
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
transformación del petróleo.
A37. Valora la situación tecnológica de México en la producción de petróleo y petroquímicos. sus métodos de control, entre los que se puede destacar la biodegradación en suelos y biorremediación en efluentes de
contaminantes producidos por derrames de petróleo. (A36)
ƒ Elaborar un ensayo, periódico mural o collage, entre otros, partiendo de la pregunta: ¿Cómo podría mejorarse el uso que se da al petróleo en México? En discusión grupal concluir acerca del mejor uso del petróleo. (A37) transformación de petróleo. (N1)
Métodos actuales para combatir la contaminación por hidrocarburos. (N1)
SEGUNDA UNIDAD. EL MUNDO DE LOS POLÍMEROS
PROPÓSITOS
Al finalizar la Unidad, el alumno:
• Comprenderá los procesos de polimerización mediante el estudio de las reacciones químicas de adición y condensación, para conocer la
diversidad de polímeros que se pueden obtener y son útiles para el hombre.
• Reconocerá, mediante la investigación documental y experimental, que las propiedades de los polímeros dependen de su estructura
molecular, para comprender sus múltiples aplicaciones.
• Valorará el impacto socioeconómico y ambiental de la producción y empleo de los polímeros, para hacer uso responsable de estos materiales.
Nota: Los números que aparecen entre paréntesis, después de las estrategias, corresponden al número del aprendizaje que se espera alcanzar y,
los que aparecen después de la temática corresponden al nivel de aprendizaje
25
.
TIEMPO: 26 horas
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
El alumno:
A1. Explica la importancia de los polímeros con base en algunas de sus aplicaciones y usos. (N2)
A2. Clasifica los polímeros en naturales y sintéticos. (N2)
¿Qué son lo polímeros y por qué son tan importantes? (2 horas)
ƒ Solicitar a los alumnos que, integrados en equipos, mencionen algunos productos de la industria petroquímica que con frecuencia emplean en su vida diaria. Analizar en una discusión grupal los productos
mencionados, destacar que muchos de ellos corresponden a un grupo de compuestos del carbono llamados polímeros. (A1)
ƒ Proyectar un video que permita a los alumnos establecer la importancia de los polímeros naturales y sintéticos, como ”La era de los polímeros” de la serie “El mundo de la química”, Vol 11, ILCE (duración 30 min.).
Análisis grupal de la información presentada para concluir sobre qué son los polímeros, su importancia y clasificación en naturales y sintéticos. (A1, A2)
Importancia de los polímeros por sus aplicaciones y usos. (N2)
Clasificación de polímeros en naturales y sintéticos. (N2)
A3. Selecciona, analiza e interpreta información relevante.
A4. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y sus opiniones.
A5. Señala que los monómeros son moléculas a partir de las cuales se forman ¿Cómo es la estructuraquímica de los polímeros? (4 horas)
ƒ Investigación documental sobre los conceptos de monómero y polímero. Análisis en grupo de la investigación. (A3, A4, A5) Concepto de monómero y polímero. (N2)
Los niveles corresponden a la taxonomía propuesta por el Seminario de Evaluación de los Aprendizajes en Ciencias (Rubro 4), los cuales se precisan al final del programa. 79
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
los polímeros. (N2)
A6. Identifica los grupos funcionales presentes en fórmulas de monómeros. (N3)
A7. Explica que la reactividad de los grupos funcionales presentes en los monómeros, es la que permite la formación de polímeros. (N2)
A8. Asocia las propiedades de los polímeros con su estructura molecular. (N2)
ƒ Presentar a los alumnos, en material didáctico (acetato, transparencias o software), un cuadro de polímeros importantes por sus aplicaciones que muestren para cada uno de ellos: a) la fórmula y nombre del
monómero, b) la fórmula de la unidad estructural del polímero, c) el nombre del polímero, d) usos y e) el código de reciclado con el que se identifica en la industria. Solicitar a los alumnos que en equipo y con
ayuda de la información anterior:
- Localicen los grupos funcionales que están presentes en la estructura de los monómeros
- Establezcan qué enlaces de los monómeros se rompen para formar los respectivos polímeros. (A4, A5, A6)
ƒ Análisis en grupo de la actividad anterior, el profesor guiará la discusión para explicar:
- Las características de los grupos funcionales y las razones por las que los monómeros pueden formar polímeros
- La reactividad de los grupos funcionales que permite la formación de polímeros
- La diferencia que existe entre los usos que se da a estos compuestos, cuando están presentes diferentes grupos funcionales
- Que muchas de las propiedades de los polímeros y, en general de los compuestos del carbono, se deben a los grupos funcionales presentes en la molécula (A7, A8).
Grupos funcionales presentes en la estructura de los monómeros y su reactividad. (N3)
Relación entre las propiedades de los polímeros y su estructura molecular. (N2)
A9. Busca información pertinente, la analiza y sintetiza.
A10. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y sus opiniones.
A11. Explica las reacciones de adición y condensación para la formación de polímeros. (N2) ¿Cómo se obtienen los polímeros sintéticos? (8 horas)
ƒ Investigación y elaboración de un resumen que dé respuesta a la pregunta ¿cómo se obtienen los polímeros sintéticos? (A9, A10)
ƒ Con base en la información anterior, solicitar a los alumnos que integrados en equipo, construyan el modelo tridimensional de un segmento del polietileno a partir de cinco monómeros de etileno. Usar material como unicel, palillos, plastilina, entre otros. Concluir que este modelo representa un ejemplo de formación de polímeros por adición. (A11)
Reacciones de obtención de polímeros por adición y condensación. (N2) 80
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
A12. Clasifica a los polímeros por su reacción y composición, en copolímeros y homopolímeros. (N3)
A13. Maneja con destreza y precaución las sustancias, el material y equipo de laboratorio al experimentar.
A14. Explica que las propiedades de los polímeros dependen de su estructura molecular y de las condiciones de reacción en que se lleva a cabo su síntesis. (N2)
ƒ Exposición del maestro, considerando como ejemplo el modelo anterior y la investigación realizada, para explicar a los alumnos las diferencias entre las reacciones de adición (incluir las etapas de iniciación, propagación y terminación) y condensación para la obtención de polímeros, así como las diferencias entre los copolímeros y los homopolímeros. Destacar que los monómeros que participan en las reacciones de condensación, tienen dos grupos funcionales. (A11, A12)
ƒ Pedir a los alumnos como trabajo extraclase, que dibujen en sus libretas diferentes segmentos de polímeros, que los clasifiquen en copolímeros u homopolímeros y señalen el tipo de reacción que se
realiza (adición o condensación). Construir los polímeros a partir de los siguientes monómeros:
a) Cinco moléculas de etileno (polietileno)
b) Cinco moléculas de propileno (polipropileno)
c) Una molécula de estireno y tres moléculas de 1,3 butadieno (hule sintético para llantas de automóvil)
d) Tres moléculas de ácido tereftálico y tres moléculas de etilén glicol, alternado una molécula con otra (poliéster, también llamado dacrón).
Analizar en forma grupal la actividad anterior. (A10, A11, A12)
ƒ Obtención experimental de algún polímero de adición y otro de condensación, seleccionar entre los menos contaminantes, por ejemplo:
- Obtención de poliuretano a partir de isocianato y poliol (condensación)
- Obtención de polimetacrilato de metilo, utilizando metacrilato de metilo, NaOH al 10% (para lavado de metacrilato) y peróxido comercial al 20% o peróxido de benzoilo (adición)
- Obtención de látex a partir de resina poliéster y ácido acético glacial (adición)
- Obtención de rayón, utilizando celulosa (algodón, papel filtro), NaOH al 15% y CS2 (condensación)
- Obtención de Nylon 6-10 con hexametilendiamina 0.5 M, cloruro de sebacilo 0.2M en hexano, colorante para alimentos y alcohol isopropílico o etanol (condensación).
Realizar el análisis grupal de las reacciones seleccionadas, para establecer: a) cuál fue el monómero empleado, b) el o los grupos funcionales que presenta el monómero, c) las condiciones de reacción
Clasificación de polímeros en copolímeros y homopolímeros. (N3)
Importancia de las condiciones de reacción en la obtención de polímeros: catalizadores, temperatura y presión.
(N2)
Dependencia de las propiedades de los polímeros de su estructura molecular y de las condiciones de reacción en que se realiza su síntesis. (N2) 81
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
A15. Señala las diferencias entre las reacciones de adición y de condensación. (N2)
(mencionar las experimentales y las teóricas), d) si fue un proceso exotérmico o endotérmico, e) las propiedades del polímero obtenido y f) si se trata de una reacción de adición o condensación. Destacar que las propiedades del polímero están determinadas por su estructura molecular y las condiciones en las que se realizó su síntesis. Elaborar un informe de la actividad experimental. (A10, A11, A13, A14)
ƒ Solicitar a los alumnos que elaboren un cuadro comparativo en el que señalen las diferencias y semejanzas entre las reacciones de adición y condensación para la obtención de polímeros. (A15)
A16. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y sus opiniones.
A17. Maneja con destreza y precaución las sustancias, el material y equipo de laboratorio al experimentar.
A18. Clasifica a los polímeros por sus propiedades en: reticulares y lineales, de alta y baja densidad, termoplásticos y termoestables. (N2)
A19. Busca información pertinente, la analiza y sintetiza. ¿Por qué los polímeros tienen tan diversas propiedades? (4 horas)
Nota: Por el tiempo que se requiere para obtener resultados, esta actividad se iniciará al principio del curso y se harán observaciones durante él, será analizada cuando se aborde la biodegradación de los polímeros.
ƒ Solicitar a los alumnos al inicio del semestre, que en un espacio adecuado de su casa, jardín o macetas, seleccionen muestras de polímeros de origen natural y sintético por duplicado, que una serie la expongan a la intemperie y la otra la entierren y rieguen en lapsos determinados de tiempo. Pedir que lleven un registro semanal de los cambios observados en el transcurso del tiempo, que en su momento se les solicitarán. (A16)
ƒ Una clase antes de empezar el estudio de este apartado, solicitar a los estudiantes muestras del mayor número posible de materiales formados por polímeros (plásticos, hules, telas sintéticas y de algodón, papel, entre otros).
ƒ Solicitar a los alumnos que en equipo, determinen experimentalmente algunas propiedades de los materiales que llevaron, tales como: densidad, transparencia, resistencia al calor, elasticidad, dureza.
Elaborar el informe o un registro de la actividad mediante la V de Gowin. (A17)
ƒ Analizar en grupo la actividad anterior, el profesor guiará la discusión para señalar que de acuerdo a algunas de las propiedades de los polímeros, estos se pueden clasificar de diferentes formas, por ejemplo,
reticulares y lineales, de alta y baja densidad, termoplásticos y termoestables. Hacer énfasis en la resistencia al calor, la que se relaciona con la característica de fusión, para clasificar a los polímeros
Clasificación de los polímeros de acuerdo a sus propiedades en:
• reticulares y lineales
• de alta y baja densidad
• termoplásticos y
termoestables. (N2) 82
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
A20. Asocia las propiedades de los polímeros termoplásticos y termoestables con la estructura de sus moléculas. (N2)
A21. Señala que la presencia de átomos diferentes al carbono e hidrógeno en las moléculas de los polímeros, favorecen uniones intermoleculares e intramoleculares que influyen en las propiedades del polímero. (N2)
A22. Valora el conocimiento químico que permite diseñar materiales que respondan a muy diversas necesidades. en termoplásticos y termoestables. (A18, A19)
ƒ Investigación documental sobre las propiedades y estructura de los polímeros termoplásticos y termoestables. Análisis en grupo de la información obtenida. Destacar las diferencias entre las propiedades y
estructura de los polímeros termoplásticos y termoestables. Señalar que con frecuencia empleamos incorrectamente el término “plástico” para referirnos a polímeros termoestables. Elaborar un cuadro comparativo entre las propiedades de ambas clases de polímeros. (A16, A18, A19, A20)
ƒ Presentar a los alumnos material didáctico con imágenes de fragmentos de polímeros que contengan estructuras lineales, ramificadas y de red; asociar la estructura de la molécula con las propiedades del polímero en cuestión. Hacer énfasis en las características de la estructura que determinan la flexibilidad, densidad, resistencia a la tensión y a la temperatura, entre otras, y la importancia de los átomos diferentes al carbono e hidrógeno presentes en la molécula, que generan dipolos y favorecen uniones intermoleculares e intramoleculares que influyen en las propiedades del polímero. (A18, A20, A21)
ƒ Integrar la información obtenida en un cuadro comparativo en donde establezcan la relación entre la estructura, las propiedades y los usos de los polímeros estudiados. Concluir que las diversas propiedades de
los polímeros, dependen de la estructura de sus moléculas. (A19, A21)
ƒ Lectura y análisis del algún artículo reciente relacionado con el diseño de polímeros. Destacar que el avance del conocimiento químico sobre la relación que existe entre la estructura y las propiedades de las
sustancias, ha permitido diseñar materiales -entre ellos polímeros- que responden a determinadasnecesidades. (A22)
Relación entre la estructura y las propiedades de los polímeros. (N2)
Importancia de los enlaces intermoleculares e intramoleculares en las propiedades de los polímeros. (N2)
A23. Busca información pertinente, la analiza y la sintetiza.
A24. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y sus
opiniones. ¿Existen diferencias entre los polímeros naturales y los sintéticos? (4 horas)
ƒ Investigación documental sobre la estructura y los monómeros que constituyen a algunos polímeros naturales, y su función e importancia en los seres vivos. Se sugiere seleccionar los siguientes polímeros naturales y distribuir la búsqueda de información entre los diferentes equipos:
- Polisacáridos: celulosa, almidón, glucógeno
- Proteínas: hemoglobina, insulina, caseína 83
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
A25. Identifica los monómeros que constituyen a los polímeros naturales estudiados. (N3)
A26. Establece qué grupos funcionales y tipos de enlace están presentes en las moléculas de los polímeros naturales estudiados. (N3)
A27. Señala la importancia del ADN en los procesos biotecnológicos. (N2)
A28. Explica algunas características de los polímeros naturales y sintéticos con relación a su biodegradabilidad. (N2)
A29. Comunica en forma oral y escrita los resultados de su investigación y sus opiniones.
A30. Señala las similitudes y diferencias entre polímeros naturales y sintéticos. (N2)
- Ácidos nucleicos: ADN, ARN
Solicitar a los alumnos que elaboren láminas o acetatos con la información obtenida sobre el polímero natural que les correspondió investigar. (A23, A24)
ƒ Presentar ante el grupo la información obtenida y, con la orientación del profesor, identificar en las diversas estructuras:
- Los monómeros que constituyen a los polímeros naturales en cuestión. Destacar en los polisacáridos la presencia de glúcidos y en las proteínas de aminoácidos.
- Los grupos funcionales presentes en los monómeros de los polisacáridos (hidroxilo, aldehído, cetona) y en las proteínas (amino y carboxilo)
- Los tipos de enlace presentes en su estructura (destacar el enlace peptídico para las proteínas y el glucosídico para los polisacáridos)
- Si se trata de un homopolímero o un copolímero
- El tipo de reacción química a partir de las cuales se obtienen.
Destacar que los polímeros naturales se obtienen por reacciones de condensación.
Realizar un análisis general de la macromolécula del ADN y destacar la gran importancia que tiene en las funciones celulares y en los nuevos avances que se han realizado en el campo de la Biotecnología, en
particular de la Ingeniería Genética. (A24, A25, A26, A27)
ƒ Investigación documental sobre las características que poseen los polímeros naturales (celulosa, almidón, glucógeno, proteínas) y los polímeros sintéticos (polietileno de alta y baja densidad, nylon, PVC,
polipropileno) con relación a su: biodegradabilidad, permanencia en la naturaleza y contaminación del ambiente. Discusión grupal sobre la información obtenida. (A23, A28)
ƒ Analizar los resultados obtenidos acerca de materiales que se expusieron a la intemperie y los que fueron enterrados para comparar la biodegradabilidad de los polímeros naturales y sintéticos. Obtener
conclusiones en forma grupal y elaborar el informe correspondiente. (A28, A29)
ƒ De acuerdo a los resultados obtenidos tanto en la actividad experimental como en la investigación documental, solicitar a los Polímeros naturales (polisacáridos, proteínas y ácidos nucleicos):
• Estructura
• monómeros que los originan. (N3) Grupos funcionales y enlaces presentes en los polímeros naturales: polisacáridos, proteínas, ADN y ARN. (N3)
Importancia del ADN en el campo de la Biotecnología. (N2)
Características comunes y diferencias entre los polímeros naturales y los sintéticos, respecto a su:
• estructura
• biodegradabilidad
• contaminación del ambiente. (N2) 84
APRENDIZAJES ESTRATEGIAS SUGERIDAS TEMÁTICA
alumnos que elaboren un cuadro comparativo de las similitudes y diferencias que observen entre los polímeros naturales y los polímeros sintéticos previamente estudiados, que incluya los grupos funcionales presentes, el tipo de reacción para su obtención, enlaces y biodegradabilidad. Hacer énfasis en las razones por las que los polímeros naturales y algunos sintéticos son biodegradables; destacar los problemas ambientales ocasionados por los polímeros no biodegradables. ( A28, A30)
A31. Busca información pertinente, la analiza y la sintetiza.
A32. Comunica sus opiniones y las fundamenta.
A33. Valora el uso de los polímeros al contrastar sus aplicaciones y su impacto en el ambiente.
¿Cuáles son los efectos socioeconómicos y ambientales de la producción y uso de polímeros en México?
(2 horas)
ƒ Solicitar a los alumnos información sobre: a) los volúmenes de producción de los polímeros y de sus materias primas (publicaciones o página web del INEGI, en lo correspondiente a indicadores económicos); b) procesos para el reciclaje y biodegradabilidad de polímeros. (A31)
ƒ Discusión grupal para analizar:
- Las aportaciones sociales (importancia por sus múltiples aplicaciones, generación de empleos) y económicas derivadas de la producción y uso de los polímeros.
- El problema ambiental que representa la difícil biodegradabilidad de muchos de los polímeros.
Concluir sobre las acciones que deben tomarse para evitar la contaminación derivada de los polímeros. Señalar las investigaciones que se están realizando para sintetizar un mayor número de polímeros biodegradables o de polímeros que bajo ciertas condiciones reaccionen produciendo el monómero que les dio origen. (A32, A33)
Impacto socioeconómico y ambiental de la producción y uso de polímeros. (N2)
A34. Sintetiza los conceptos químicos estudiados.
¿Cuáles son las ideas y conceptos básicos más importantes que aprendiste en la unidad? (2 horas)
ƒ Desarrollo individual de un resumen o cuadro sinóptico que integre lo aprendido en esta unidad. Análisis grupal. (A34) 85
BIBLIOGRAFÍA
PRIMERA UNIDAD. LAS INDUSTRIAS DEL PETRÓLEO Y DE LA PETROQUÍMICA.
Dingrando, L., et al. Química, materia y cambio, Mc Graw Hill, Colombia, 2002.
Domínguez, A. X. Química Orgánica, CECSA, México 1994.
Fox, M. A. y Whitesell, J. K. Química Orgánica, Addison Wesley Longman, México, 2000.
Hill, J. W. y Kolb, D. K. Química para el nuevo milenio, Prentice may Hispanoamericana, México, 1999.
Montaño, A. E. Petroquímica y Sociedad, en La Química y la sociedad, Fernández, F. R., PIDI. Facultad de Química UNAM, México.
Morrison. R. y Boyd. R. Química Orgánica, Addison Wesley Longman, México, 2000.
Páginas Web
• IMP www.imp.mx/petroleo
• IMP www.imp.mx/investigacion/biotecno_descripcion
• PEMEX www.ilce.com.mx
• www.biotecnologia.um.mx
SEGUNDA UNIDAD. EL MUNDO DE LOS POLÍMEROS.
Dingrando, L., et al. Química. Materia y cambio, Mc Graw Hill, Colombia, 2002.
Fox, M. A. y Whitesell, J.K. Química Orgánica, Addison Wesley, México, 2000.
Hill, J. W. y Kolb, D. K. Química para el nuevo milenio, Prentice may Hispanoamericana, México, 1999.
Moore, Stanitsky, Word y Kotz. El Mundo de la Química. Conceptos y Aplicaciones, Addison Wesley, México, 2000.
Ogawa, M. T. Materiales poliméricos, en La química en la sociedad, Facultad de Química, UNAM, México, 1994.
Páginas Web
• Instituto Mexicano del Petróleo. http://www.imp.mx/petroleo/apuntes
• INEGI. Indicadores económicos. http://www.inegi.mx
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