Química

Transcripción

Química

Química
Primeros exámenes: 2009
Programa del Diploma
Guía
Guía de Química
Organización del Bachillerato Internacional
Buenos Aires
Cardiff
Ginebra
Nueva York
Singapur
Guía de Química
Versión en español del documento publicado en marzo de 2007 con el
título Chemistry—guide
Primera edición publicada en marzo de 2007
Actualizada en noviembre de 2009
Organización del Bachillerato Internacional
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discriminatorio y se justifica únicamente como medio para hacer el texto más
fluido. Se pretende que el español utilizado sea comprensible para todos
los hablantes de esta lengua y no refleje una variante particular o regional
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4021
Declaración de principios de IBO
La Organización del Bachillerato Internacional tiene como meta formar jóvenes
solidarios, informados y ávidos de conocimiento, capaces de contribuir a crear un
mundo mejor y más pacífico, en el marco del entendimiento mutuo y el respeto
intercultural.
En pos de este objetivo, la Organización del Bachillerato Internacional colabora
con establecimientos escolares, gobiernos y organizaciones internacionales para
crear y desarrollar programas de educación internacional exigentes y métodos de
evaluación rigurosos.
Estos programas alientan a estudiantes del mundo entero a adoptar una actitud
activa de aprendizaje durante toda su vida, a ser compasivos y a entender que
otras personas, con sus diferencias, también pueden estar en lo cierto.
Perfil de la comunidad de aprendizaje del BI
El objetivo fundamental de los programas de la Organización del Bachillerato Internacional (IBO) es formar
personas con mentalidad internacional que, conscientes de la condición que los une como seres humanos
y de la responsabilidad que comparten de velar por el planeta, contribuyan a crear un mundo mejor y más
pacífico.
Los miembros de la comunidad de aprendizaje del BI se esfuerzan por ser:
Indagadores
Desarrollan su curiosidad natural. Adquieren las habilidades necesarias para indagar
y realizar investigaciones, y demuestran autonomía en su aprendizaje. Disfrutan
aprendiendo y mantendrán estas ansias de aprender durante el resto de su vida.
Informados e
instruidos
Exploran conceptos, ideas y cuestiones de importancia local y mundial y, al hacerlo,
adquieren conocimientos y profundizan su comprensión de una amplia y equilibrada
gama de disciplinas.
Pensadores
Aplican, por propia iniciativa, sus habilidades intelectuales de manera crítica y
creativa para reconocer y abordar problemas complejos, y para tomar decisiones
razonadas y éticas.
Buenos
comunicadores
Comprenden y expresan ideas e información con confianza y creatividad en diversas
lenguas, lenguajes y formas de comunicación. Están bien dispuestos a colaborar con
otros y lo hacen de forma eficaz.
Íntegros
Actúan con integridad y honradez, poseen un profundo sentido de la equidad, la
justicia y el respeto por la dignidad de las personas, los grupos y las comunidades.
Asumen la responsabilidad de sus propios actos y las consecuencias derivadas de
ellos.
De mentalidad
abierta
Entienden y aprecian su propia cultura e historia personal, y están abiertos a las
perspectivas, valores y tradiciones de otras personas y comunidades. Están
habituados a buscar y considerar distintos puntos de vista y dispuestos a aprender
de la experiencia.
Solidarios
Muestran empatía, sensibilidad y respeto por las necesidades y sentimientos de
los demás. Se comprometen personalmente a ayudar a los demás y actúan con el
propósito de influir positivamente en la vida de las personas y el medio ambiente.
Audaces
Abordan situaciones desconocidas e inciertas con sensatez y determinación y
su espíritu independiente les permite explorar nuevos roles, ideas y estrategias.
Defienden aquello en lo que creen con elocuencia y valor.
Equilibrados
Entienden la importancia del equilibrio físico, mental y emocional para lograr el
bienestar personal propio y el de los demás.
Reflexivos
Evalúan detenidamente su propio aprendizaje y experiencias. Son capaces de
reconocer y comprender sus cualidades y limitaciones para, de este modo, contribuir
a su aprendizaje y desarrollo personal.
Índice
Grupo 4
1
El Programa del Diploma
1
Naturaleza de las asignaturas del Grupo 4
3
Modelo curricular
6
Estructura del programa de estudios
8
Objetivos generales
10
Objetivos específicos
11
Términos de examen
12
Resumen de la evaluación
14
Evaluación externa
16
Actividades prácticas y evaluación interna
17
Orientación y autoría original
20
Criterios de evaluación interna
22
Aclaraciones sobre los criterios de evaluación interna
26
Uso de TIC
32
Proyecto del Grupo 4
36
Química
43
Naturaleza de la asignatura
43
Resumen del programa de estudios
44
Temario
46
Descripción detallada del programa de estudios: temas troncales
51
Descripción detallada del programa de estudios: TANS
74
Descripción detallada del programa de estudios: opciones del NM y del NS
88
Requisitos matemáticos
141
Grupo 4
El Programa del Diploma es un curso preuniversitario exigente de dos años de duración, para jóvenes de 16
a 19 años. Su currículo abarca una amplia gama de áreas de estudio y aspira a formar estudiantes informados
y con espíritu indagador, a la vez que solidarios y sensibles a las necesidades de los demás. Se da especial
importancia a que los jóvenes desarrollen el entendimiento intercultural y una mentalidad abierta, así como
las actitudes necesarias para respetar y evaluar distintos puntos de vista.
El hexágono del Programa del Diploma
El currículo del programa se representa mediante un hexágono dividido en seis áreas académicas dispuestas
en torno a un núcleo, y fomenta el estudio de una variedad de áreas académicas durante los dos años.
Los alumnos estudian dos lenguas modernas (o una lengua moderna y una clásica), una asignatura de
humanidades o ciencias sociales, una ciencia experimental, una asignatura de matemáticas y una de las
artes. Esta variedad hace del Programa del Diploma un curso exigente y muy eficaz como preparación para
el ingreso en la universidad. Además, en cada una de las áreas académicas los alumnos tienen flexibilidad
para elegir las asignaturas en las que estén particularmente interesados y que quizás deseen continuar
estudiando en la universidad.
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 1
La combinación adecuada
Los alumnos deben elegir una asignatura de cada una de las seis áreas académicas, aunque también tienen
la opción de elegir una segunda asignatura de los grupos del 1 al 5 en lugar de una asignatura del Grupo 6.
Generalmente tres asignaturas (y no más de cuatro) deben cursarse en el Nivel Superior (NS) y las demás en
el Nivel Medio (NM). IBO recomienda dedicar 240 horas lectivas a las asignaturas del NS y 150 a las del NM.
Las asignaturas del NS se estudian con mayor amplitud y profundidad que las del NM.
En ambos niveles se desarrollan numerosas habilidades, en especial las de análisis y pensamiento crítico.
Dichas habilidades se evalúan externamente al final del curso. En muchas asignaturas los alumnos realizan
también trabajos que califica directamente el profesor en el colegio. Los exámenes pueden realizarse en
español, francés e inglés.
El núcleo del hexágono
Todos los alumnos del Programa del Diploma deben completar los tres requisitos que conforman el núcleo
del hexágono. La reflexión inherente a las actividades que los alumnos desarrollan en estas áreas es un
principio fundamental de la filosofía del Programa del Diploma.
El curso de Teoría del Conocimiento (TdC) anima a los alumnos a reflexionar sobre la naturaleza del
conocimiento y el proceso de aprendizaje que tiene lugar en las asignaturas que estudian como parte del
Programa del Diploma, y a establecer conexiones entre las áreas académicas. La Monografía, un trabajo
escrito de unas 4.000 palabras, ofrece a los alumnos la oportunidad de investigar un tema de su elección
que les interese especialmente. Asimismo, les estimula a desarrollar las habilidades necesarias para llevar
a cabo una investigación independiente, habilidades que deberán poner en práctica en la universidad.
Creatividad, Acción y Servicio (CAS) posibilita el aprendizaje experiencial mediante la participación de los
alumnos en una variedad de actividades artísticas, deportivas, físicas y de servicio a la comunidad.
La declaración de principios de IBO y el perfil de la
comunidad de aprendizaje del BI
El Programa del Diploma se propone desarrollar en los alumnos los conocimientos, las habilidades y las
actitudes que necesitarán para alcanzar las metas de IBO, tal como aparecen expresadas en su declaración
de principios y en el perfil de la comunidad de aprendizaje del BI. La enseñanza y el aprendizaje en el
Programa del Diploma representan la puesta en práctica de la filosofía educativa de IBO.
2
Grupo 4
Diferencia entre el NM y el NS
Los alumnos que estudian las asignaturas del Grupo 4 en el Nivel Medio (NM) y el Nivel Superior (NS) cursan
un programa de estudios con temas troncales (comunes), siguen un plan común de evaluación interna y
estudian opciones que presentan algunos elementos en común. Se les ofrece un programa de estudios que
fomenta el desarrollo de determinados atributos, habilidades y actitudes, según se describe en la sección
“Objetivos específicos” de la presente guía.
Aunque las habilidades y actividades de las asignaturas del Grupo 4 (Ciencias Experimentales) son comunes
para los alumnos del NM y del NS, los alumnos del NS deben estudiar algunos temas en mayor profundidad,
además de temas adicionales y temas de ampliación más difíciles en las opciones comunes. El NM y el NS se
diferencian en amplitud y en profundidad.
Las asignaturas del Grupo 4 y conocimientos
previos
La experiencia con las asignaturas del Grupo 4 ha demostrado que los alumnos sin estudios ni conocimientos
previos sobre ciencias serán capaces de cursar con éxito estas asignaturas en el NM. En este sentido, lo
importante será su actitud ante los estudios, caracterizada por los atributos del perfil de la comunidad de
aprendizaje del BI, en concreto: indagador, pensador y buen comunicador.
No obstante, si bien no se pretende restringir el acceso a las asignaturas del Grupo 4, la mayoría de los
alumnos que se planteen cursar una asignatura del Grupo 4 en el NS deberán contar con cierta experiencia
anterior en la asignatura en cuestión. No se especifican temas concretos, aunque los alumnos que hayan
cursado el Programa de los Años Intermedios (PAI) o que hayan estudiado una asignatura de ciencias del
IGCSE (certificado general de educación secundaria internacional) estarán suficientemente preparados. El
haber realizado otros estudios nacionales con orientación científica o un curso de ciencias en el colegio se
considerará también una preparación adecuada para el estudio de una asignatura del Grupo 4 en el NS.
Las asignaturas del Grupo 4 y el PAI
Los alumnos que hayan realizado los cursos de Ciencias, Tecnología y Matemáticas del PAI estarán bien
preparados para cursar las asignaturas del Grupo 4. Los objetivos específicos y criterios de evaluación de
Ciencias del PAI se corresponden con los objetivos específicos y criterios de evaluación interna del Grupo 4,
lo que permite una transición sin complicaciones del PAI al Programa del Diploma. En particular, el objetivo
específico “La ciencia y el mundo” de Ciencias del PAI se desarrolla adicionalmente en las asignaturas
del Grupo 4, en las que se presta una mayor atención al objetivo general 8: “aumentar la comprensión
de las implicaciones morales, éticas, sociales, económicas y medioambientales del uso de la ciencia y la
tecnología”. Todas las guías del Grupo 4 contienen observaciones específicas sobre implicaciones relativas
al objetivo general 8 en los enunciados de evaluación y las notas para el profesor de las secciones detalladas
del programa de estudios.
Las asignaturas del Grupo 4 y TdC
Los científicos podrían afirmar legítimamente que la ciencia abarca todas las formas de conocimiento
descritas en la guía de Teoría del Conocimiento (publicada en marzo de 2006). Impulsada por la emoción, la
ciencia, mediante la percepción sensorial, con la ayuda de la tecnología y en combinación con la razón, se
comunica por medio del lenguaje, sobre todo, el lenguaje universal de las matemáticas.
No existe un único método científico, en el sentido estricto definido por Popper, para adquirir conocimientos
y encontrar explicaciones sobre el funcionamiento de la naturaleza. La ciencia aplica diversos métodos
para generar tales explicaciones, pero todos se basan en datos obtenidos mediante observaciones
y experimentos y respaldados por razonamientos rigurosos, ya sean de tipo inductivo o deductivo. La
explicación puede adoptar la forma de una teoría y, en ocasiones, necesita un modelo que incluya aspectos
no observables directamente. La elaboración de estas teorías requiere con frecuencia imaginación y
creatividad. Cuando no es posible elaborar un modelo teórico predictivo, la explicación puede consistir en
señalar una correlación entre un factor y un resultado. Esta correlación puede sugerir un mecanismo causal
susceptible de ser comprobado experimentalmente, de modo que se obtenga una explicación mejor. En
todas estas explicaciones es preciso conocer las limitaciones de los datos y el alcance y las limitaciones de
nuestros conocimientos. La ciencia exige libertad de pensamiento y amplitud de miras, y un componente
fundamental del proceso científico es el modo en que la comunidad científica internacional somete los
hallazgos científicos a un intenso escrutinio crítico mediante la repetición de experimentos y la discusión
en publicaciones científicas y en conferencias. En las notas para el profesor de las secciones detalladas del
programa de estudios de las guías del Grupo 4 se proporcionan observaciones acerca de temas pertinentes
en los que pueden abordarse estos aspectos del conocimiento científico.
Las asignaturas del Grupo 4 y la dimensión
internacional
La ciencia es una actividad internacional por naturaleza: el intercambio de información e ideas entre distintos
países ha sido fundamental para su progreso. Este intercambio no es un fenómeno nuevo, pero se ha
acelerado en tiempos recientes con el desarrollo de las tecnologías de la información y las comunicaciones.
La idea de que la ciencia es un invento occidental es un mito: muchas de las bases de la ciencia moderna
fueron establecidas hace muchos siglos por las civilizaciones árabe, india y china, entre otras. Se alienta a los
profesores a que destaquen esta contribución al impartir diversos temas, por ejemplo, mediante sitios web
que muestren la evolución cronológica de los avances científicos. El método científico en su sentido más
amplio, basado en la discusión, la amplitud de miras y la libertad de pensamiento, transciende la política, la
religión y la nacionalidad. Cuando corresponde en algunos temas, las secciones detalladas del programa de
estudios de las guías del Grupo 4 contienen enunciados de evaluación y notas para el profesor que ilustran
los aspectos internacionales de la ciencia.
Actualmente existen numerosos organismos internacionales que fomentan la investigación científica.
Las Naciones Unidas cuentan con conocidos organismos, como la UNESCO, el PNUMA y la OMM, en los
que la ciencia desempeña una función prominente, pero existen, además de los mencionados, cientos de
organismos internacionales que representan a todas las ramas de la ciencia. Las instalaciones necesarias para
la realización de experimentos científicos a gran escala, por ejemplo, experimentos de física de partículas y
el Proyecto Genoma Humano, son costosas y su financiación sólo es posible mediante inversiones conjuntas
de muchos países. Científicos de todo el mundo comparten los datos obtenidos en estas investigaciones. Se
alienta a los alumnos del Grupo 4 a que accedan a los amplios sitios web de estos organismos científicos
internacionales para que aprecien mejor la dimensión internacional.
4
No obstante, cada vez se reconoce más que numerosos problemas científicos, desde el cambio climático
hasta el sida, son de naturaleza internacional, lo que ha impulsado la adopción de una perspectiva global en
muchos ámbitos de investigación. Un ejemplo destacado son los informes del Grupo Intergubernamental
de Expertos sobre el Cambio Climático. Algunos temas de las guías del Grupo 4 se han redactado
específicamente para poner de manifiesto estas investigaciones globales.
En el terreno práctico, el proyecto del Grupo 4 (que deben realizar todos los alumnos de Ciencias
Experimentales) se asemeja al trabajo realizado por científicos profesionales, al fomentar la colaboración
entre colegios de regiones diferentes.
El conocimiento científico tiene una capacidad sin parangón para transformar las sociedades. Puede
proporcionar grandes ventajas a la humanidad o reforzar las desigualdades y producir daños a las personas
y al medio ambiente. De acuerdo con la declaración de principios de IBO, los alumnos que cursan las
asignaturas del Grupo 4 deben ser conscientes de la responsabilidad moral que tienen los científicos de
garantizar el acceso a los conocimientos y datos científicos de forma equitativa para todos los países y
de que éstos dispongan de los recursos para utilizar esta información para el desarrollo de sociedades
sustentables.
Grupo 4
Modelo curricular
Todas las asignaturas del Grupo 4 del Programa del Diploma (Biología, Química, Física y Tecnología del
Diseño) tienen un modelo curricular común. En Tecnología del Diseño este modelo presenta algunas
diferencias debido al proyecto de diseño, una característica única de esta asignatura. Los alumnos del NM y
NS cursan un programa de estudios con temas troncales que se complementa con el estudio de opciones.
Los alumnos del NS estudian también los llamados temas adicionales del Nivel Superior (TANS). Los alumnos
del NM y el NS estudian dos opciones. Existen tres tipos de opciones: las específicas del NM, las específicas
del NS y las que pueden cursar los alumnos de ambos niveles.
Los alumnos del NM deben dedicar 40 horas a prácticas y trabajos de investigación; los del NS 60 horas. En
estos totales se incluyen 10 horas para el proyecto del Grupo 4.
Grupo 4: modelo curricular del NM
NM
Total de horas lectivas
Teoría
110
Temas troncales
80
Opciones
30
Actividades prácticas
6
150
40
Trabajos prácticos
30
10
Modelo curricular
Grupo 4: modelo curricular del NS
NS
Total de horas lectivas
Teoría
240
180
Temas troncales
80
Temas adicionales del NS (TANS)
55
Opciones
30
Actividades prácticas
60
Trabajos prácticos
50
10
Grupo 4
Nota: El orden en que se presenta el programa de estudios no representa el orden en el que debe
impartirse.
La sección detallada del programa de estudios de las guías del Grupo 4 está estructurada de la misma
manera para todas las asignaturas. Dicha estructura es la siguiente.
Temas y opciones
Los temas están numerados y las opciones se identifican mediante una letra mayúscula (por ejemplo,
“Tema 8: Ácidos y bases”, u “Opción D: Medicinas y drogas”).
Subtemas
Los subtemas están numerados y junto a ellos se indica el número aproximado de horas lectivas que se
necesitará para cubrirlos (por ejemplo, “8.1 Teorías de los ácidos y bases (2 horas)”). El número de horas
se ofrece sólo a título indicativo y no incluye el tiempo necesario para realizar las prácticas o trabajos de
investigación.
Enunciados de evaluación
Los enunciados de evaluación, que están numerados, expresan los objetivos de aprendizaje que los
alumnos deben alcanzar al final del curso (por ejemplo, “8.1.1 Defina ácidos y bases según las teorías de
Brønsted−Lowry y de Lewis”). Estos enunciados se han concebido para indicar a los examinadores los
aspectos que podrán evaluar por medio de los exámenes escritos. Cada uno se clasifica como objetivo
específico 1, 2 o 3 (véase la sección “Objetivos específicos”) en función de los términos de examen utilizados
(véase la sección “Términos de examen”). Mientras que los niveles de los objetivos específicos aseguran el
equilibrio del programa de estudios y tienen valor para los exámenes, los términos de examen indican el
grado de profundidad en el tratamiento de un aspecto que exige un enunciado de evaluación particular.
Es importante que se informe a los alumnos del significado de los términos de examen dado que éstos se
emplearán en las preguntas de los exámenes.
8
Notas para el profesor
Las notas que se incluyen junto a algunos enunciados de evaluación sirven como orientación adicional para
los profesores.
Pueden también sugerir ideas para desarrollar el objetivo general 7, el objetivo general 8, TdC y la dimensión
internacional.
Tema u opción
Subtema
Enunciado de
evaluación
Notas para el
profesor
Objetivo específico
Grupo 4
Objetivos generales
Mediante el estudio de las asignaturas del Grupo 4 los alumnos deberán tomar conciencia de la forma
en que los científicos trabajan y se comunican entre ellos. Si bien el “método científico” puede adoptar
muy diversas formas, es el enfoque práctico, mediante trabajos experimentales, lo que caracteriza a las
asignaturas del Grupo 4 y las distingue de otras disciplinas.
En este contexto, todos los cursos de Ciencias Experimentales del Programa del Diploma deberán tener
como meta:
1.
proporcionar oportunidades para el estudio científico y el desarrollo de la creatividad dentro de un
contexto global que estimule y desafíe intelectualmente a los alumnos
2.
proporcionar un cuerpo de conocimientos, métodos y técnicas propios de la ciencia y la tecnología
3.
capacitar a los alumnos para que apliquen y utilicen el cuerpo de conocimientos, métodos y técnicas
propios de la ciencia y la tecnología
4.
desarrollar la capacidad de analizar, evaluar y sintetizar la información científica
5.
generar una toma de conciencia sobre el valor y la necesidad de colaborar y comunicarse de manera
eficaz en las actividades científicas
6.
desarrollar habilidades de experimentación y de investigación científicas
7.
desarrollar la competencia en el uso de las tecnologías de la información y las comunicaciones para
aplicarlas al estudio de la ciencia
8.
aumentar la comprensión de las implicaciones morales, éticas, sociales, económicas y
medioambientales del uso de la ciencia y la tecnología
9.
desarrollar la apreciación de las posibilidades y limitaciones de la ciencia y los científicos
10. fomentar la comprensión de las relaciones entre las distintas disciplinas científicas y la naturaleza
abarcadora del método científico.
10
Grupo 4
Objetivos específicos
Los objetivos específicos de todas las asignaturas del Grupo 4 reflejan aquellos aspectos de los objetivos
generales que deben ser evaluados. Siempre que resulte apropiado, la evaluación tendrá en cuenta aspectos
medioambientales y tecnológicos e identificará los efectos sociales, morales y económicos de la ciencia.
El propósito de todos los cursos de Ciencias Experimentales del Programa del Diploma es que los alumnos
alcancen los siguientes objetivos específicos:
1.
2.
3.
Demostrar que comprenden:
a.
los hechos y los conceptos científicos
b.
las técnicas y los métodos científicos
c.
la terminología científica
d.
los métodos de presentación de la información científica.
Aplicar y emplear:
a.
los hechos y los conceptos científicos
b.
las técnicas y los métodos científicos
c.
la terminología científica para comunicar información de forma eficaz
d.
los métodos apropiados de presentación de la información científica.
Elaborar, analizar y evaluar:
a.
hipótesis, problemas de investigación y predicciones
b.
técnicas y métodos científicos
c.
explicaciones científicas.
4.
Demostrar las aptitudes personales de cooperación, perseverancia y responsabilidad que les
permitirán resolver problemas y realizar investigaciones científicas de forma eficaz.
5.
Demostrar las técnicas de manipulación necesarias para llevar a cabo investigaciones científicas con
precisión y en condiciones de seguridad.
Grupo 4
Términos de examen
Los términos de examen indican el grado de profundidad en el tratamiento de un aspecto que exige un
enunciado de evaluación particular. Estos términos se utilizan en las preguntas de examen; por lo tanto, es
importante que los alumnos se familiaricen con sus definiciones.
Objetivo 1
Definir
Dar el significado exacto de una palabra, frase o magnitud física.
Dibujar
Representar mediante trazos de lápiz.
Rotular
Añadir rótulos o encabezamientos a un diagrama.
Enumerar
Escribir una lista de nombres u otro tipo de respuestas cortas sin ningún tipo de
explicación.
Medir
Hallar el valor de una cantidad.
Indicar
Especificar un nombre, un valor o cualquier otro tipo de respuesta breve sin aportar
explicaciones ni cálculos.
Objetivo 2
Anotar
Añadir notas breves a un diagrama o gráfica.
Aplicar
Utilizar una idea, ecuación, principio, teoría o ley en una situación nueva.
Calcular
Hallar una respuesta numérica y mostrar las operaciones pertinentes (a menos que se
indique lo contrario).
Describir
Exponer detalladamente.
Distinguir
Especificar las diferencias entre dos o más elementos distintos.
Estimar
Hallar el valor aproximado de algo.
Identificar
Encontrar una respuesta entre un número determinado de posibilidades.
Resumir
Exponer brevemente o a grandes rasgos.
12
Términos de examen
Objetivo 3
Analizar
Interpretar los datos para llegar a conclusiones.
Comentar
Realizar una valoración basada en un enunciado determinado o en el resultado de un
cálculo.
Comparar
Exponer las semejanzas y diferencias entre dos (o más) elementos refiriéndose
constantemente a ambos (o a todos).
Construir
Representar o elaborar de forma gráfica.
Deducir
Establecer una conclusión a partir de la información suministrada o manipular una
relación matemática para obtener una nueva ecuación o relación.
Diseñar
Idear un plan, una simulación o un modelo.
Determinar
Encontrar la única respuesta posible.
Discutir
Exponer utilizando, si es posible, una serie de argumentos a favor y en contra de la
importancia relativa de distintos factores o comparando hipótesis alternativas.
Evaluar
Valorar las implicaciones y limitaciones de algo.
Explicar
Exponer detalladamente las causas, razones o mecanismos de algo.
Predecir
Dar un resultado esperado.
Demostrar
Indicar los pasos realizados en un cálculo o deducción.
Esquematizar
Represente mediante una gráfica que muestre una línea y ejes rotulados pero sin escala
donde se indiquen claramente características importantes (por ejemplo, intersecciones).
Resolver
Obtener una respuesta por medio de métodos algebraicos o numéricos.
Sugerir
Proponer una hipótesis o cualquier otra respuesta posible.
Grupo 4
Especificaciones de evaluación del NM
Componente
Contribución
al total (%)
Contribución
aproximada
de objetivos
específicos (%)
1+2
Prueba 1
20
20
Prueba 2
32
16
Duración
(horas)
Estructura y cobertura del
programa de estudios
3
16
¾
30 preguntas de opción múltiple
sobre los temas troncales
1¼
Sección A: una pregunta basada
en datos y varias preguntas de
respuesta corta sobre los temas
troncales (todas obligatorias)
Sección B: una pregunta de
respuesta larga sobre los temas
troncales (de tres a elegir)
Prueba 3
14
24
12
12
1
Varias preguntas de respuesta corta
sobre cada una de las opciones
cursadas (todas obligatorias)
Especificaciones de evaluación del NS
Componente
Contribución
al total (%)
Contribución
aproximada
de objetivos
específicos (%)
1+2
Prueba 1
20
20
Prueba 2
36
18
Duración
(horas)
Estructura y cobertura del
programa de estudios
3
1
18
2¼
40 preguntas de opción múltiple
(aproximadamente 15 comunes con
el NM más unas cinco preguntas
sobre los temas troncales y unas 20
sobre los TANS)
Sección A: una pregunta basada
en datos y varias preguntas de
respuesta corta sobre los temas
troncales y los TANS (todas
obligatorias)
Sección B: dos preguntas de
respuesta larga sobre los temas
troncales y los TANS (de cuatro a
elegir)
Prueba 3
20
10
10
1¼
Varias preguntas de respuesta corta
y una pregunta de respuesta larga
sobre cada una de las dos opciones
cursadas (todas obligatorias)
Además de cubrir los objetivos específicos 1, 2 y 3, el plan de evaluación interna para el NM y el NS cubre el
objetivo específico 4 (aptitudes personales) mediante la aplicación del criterio de aptitudes personales para
evaluar el proyecto del Grupo 4 y el objetivo específico 5 (técnicas de manipulación) mediante la aplicación
del criterio de técnicas de manipulación para evaluar las actividades prácticas. No se permiten calculadoras
en la prueba 1 del NM y del NS, pero su uso es necesario en las pruebas 2 y 3.
Para las pruebas 2 y 3 del NM y del NS es necesario contar con un ejemplar sin marcas ni anotaciones
del Cuadernillo de datos de Química.
Grupo 4
Evaluación externa
La evaluación externa consiste en tres pruebas escritas.
Prueba 1
La prueba 1 consiste en preguntas de opción múltiple con las que se evalúan sólo los conocimientos de
los temas troncales en el caso de los alumnos del NM, y de los temas troncales y los TANS en el caso de
los alumnos del NS. Las preguntas se han concebido como problemas breves, con una o dos etapas de
resolución, que cubren los objetivos específicos 1 y 2 (véase la sección “Objetivos específicos”). No se
descuentan puntos por respuestas incorrectas. No se permite el uso de calculadoras, aunque los alumnos
deberán realizar operaciones de cálculo sencillas.
Prueba 2
En la prueba 2 se evalúan sólo los conocimientos de los temas troncales en el caso de los alumnos del NM,
y de los temas troncales y los TANS en el caso de los alumnos del NS. Las preguntas cubren los objetivos
específicos 1, 2 y 3, y la prueba está dividida en dos secciones.
En la sección A hay una pregunta que requiere el análisis de un conjunto de datos dados. El resto de la
sección A está compuesto por preguntas de respuesta corta.
En la sección B se proponen a los alumnos del NM tres preguntas de las cuales deben elegir una, y cuatro
preguntas a los alumnos del NS, de las cuales deben elegir dos. Son preguntas de respuesta larga que pueden
implicar la redacción de un texto de varios párrafos, la resolución de un problema de cierta envergadura o
un trabajo profundo de análisis o evaluación. En esta prueba es necesario usar una calculadora.
Prueba 3
En la prueba 3 se examinan los conocimientos de las opciones y se cubren los objetivos específicos 1,
2 y 3. Los alumnos del NM deben contestar varias preguntas de respuesta corta de cada una de las dos
opciones cursadas. Los alumnos del NS deben contestar varias preguntas de respuesta corta y una pregunta
de respuesta larga de cada una de las dos opciones cursadas. En esta prueba es necesario usar una
calculadora.
Para las pruebas 2 y 3 del NM y del NS es necesario contar con un ejemplar sin marcas ni anotaciones
del Cuadernillo de datos de Química.
Nota: Siempre que sea posible, los profesores deberán emplear y recomendar a los alumnos el uso del
Sistema Internacional de Unidades (unidades SI).
16
Grupo 4
Generalidades
Todas las asignaturas del Grupo 4 tienen los mismos requisitos de evaluación interna, con la excepción de
Tecnología del Diseño, que presenta un elemento adicional. La evaluación interna, que representa el 24% de
la evaluación final (un 36% en el caso de Tecnología del Diseño), consiste en un proyecto interdisciplinario
que abarca una mezcla de trabajos de investigación a corto y largo plazo (tales como prácticas y proyectos
específicos de la asignatura) y, en el caso de Tecnología del Diseño, el proyecto de diseño.
Los trabajos de los alumnos son evaluados por el profesor y moderados por IBO. La evaluación interna se
realiza, tanto en el NM como en el NS, aplicando criterios de evaluación cuya puntuación máxima es 6.
Propósitos de las actividades prácticas
Aunque los requisitos de evaluación interna se centran principalmente en la evaluación de habilidades
prácticas, los distintos tipos de trabajos experimentales que un alumno puede realizar sirven también para
otros propósitos, tales como:
•
ejemplificar, enseñar y reforzar los conceptos teóricos
•
valorar el carácter esencialmente práctico del trabajo científico
•
apreciar las ventajas y limitaciones de la metodología científica.
Por lo tanto, se justifica ampliamente el hecho de que los profesores realicen más trabajo experimental que
el requerido para la evaluación interna.
Plan de trabajos prácticos
El plan de trabajos prácticos es el programa práctico planificado por el profesor. Su propósito es resumir
todas las actividades de investigación llevadas a cabo por el alumno. Algunos de los trabajos realizados por
los alumnos en el NM y el NS de una misma asignatura pueden ser iguales.
Cobertura del programa de estudios
La gama de trabajos prácticos llevados a cabo deberá reflejar la amplitud y profundidad del programa
de la asignatura en cada nivel, pero no es necesario realizar un trabajo para cada uno de los temas del
programa. Sin embargo, todos los alumnos deben participar en el proyecto del Grupo 4, y lo ideal es que
las actividades de evaluación interna incluyan contenidos diversos de los temas troncales, de las opciones
y, cuando corresponda, de los TANS. No se especifica un mínimo de trabajos prácticos que se deberán
realizar.
Elección de los trabajos prácticos
Los profesores tienen libertad para diseñar sus propios planes de trabajos prácticos, de acuerdo con
determinados requisitos. La elección se debe basar en:
•
las asignaturas, niveles y opciones que se enseñan
•
las necesidades de los alumnos
•
los recursos disponibles
•
los estilos de enseñanza.
Cada plan debe incluir algunos trabajos complejos que requieran un mayor esfuerzo conceptual por parte
de los alumnos. Un plan de trabajo compuesto totalmente por experimentos sencillos, como marcar casillas
o ejercicios de completar tablas, no constituye una experiencia suficientemente amplia para los alumnos.
Se alienta a los profesores a que usen el Centro pedagógico en línea (CPEL) para que, a través de los foros
de debate, intercambien ideas acerca de posibles trabajos y añadan materiales en las páginas de las
asignaturas.
Nota: Todo trabajo práctico (o parte de él) que se utilice para evaluar a los alumnos deberá diseñarse
específicamente para que corresponda a los criterios de evaluación pertinentes.
Flexibilidad
El modelo de evaluación interna es lo suficientemente flexible como para permitir que se lleve a cabo una
amplia gama de trabajos prácticos. Algunos ejemplos podrían ser:
•
prácticas breves de laboratorio que se realicen en una o más lecciones, y prácticas a largo plazo o
proyectos que se extiendan a lo largo de varias semanas
•
simulaciones por computador
•
ejercicios de recopilación de datos, como cuestionarios, pruebas con usuarios y encuestas
•
ejercicios de análisis de datos
•
trabajo general de laboratorio y de campo.
El proyecto del Grupo 4 es una actividad interdisciplinaria en la que deben participar todos los alumnos
de Ciencias Experimentales del Programa del Diploma. Se pretende que los alumnos de las diferentes
asignaturas del Grupo 4 analicen un tema o problema común. El ejercicio debe ser una experiencia de
colaboración en la que se destaquen preferentemente los procesos que comprende la investigación
científica más que los productos de dicha investigación.
En la mayoría de los casos, los alumnos de un colegio participarán en la investigación del mismo tema. En
aquellos casos en los que existe un gran número de alumnos, es posible dividirlos en grupos más pequeños
en los que estén representadas cada una de las asignaturas de Ciencias Experimentales. Los grupos pueden
investigar el mismo tema, o temas distintos, es decir, pueden existir varios proyectos del Grupo 4 en el
mismo colegio.
18
Documentación de las actividades prácticas
La información sobre el plan de trabajos prácticos de cada alumno se debe registrar en el formulario 4/PSOW,
incluido en la sección 4 del Vademécum. También es posible utilizar versiones en formato electrónico siempre
que contengan toda la información necesaria. Además, los trabajos de laboratorio correspondientes a
las dos puntuaciones más altas obtenidas por cada alumno aplicando los criterios de evaluación interna
(diseño, obtención y procesamiento de datos, y conclusión y evaluación) y las instrucciones proporcionadas
por el profesor para el trabajo de laboratorio deben conservarse para su posible inclusión en la muestra de
los trabajos enviada a un moderador de evaluación interna.
Tiempo asignado a las actividades prácticas
Las horas lectivas recomendadas para el conjunto de los cursos del Programa del Diploma son 150 en el NM
y 240 en el NS. Los alumnos deben dedicar a las actividades prácticas 40 horas en el NM y 60 horas en el NS
(sin incluir el tiempo de redacción del trabajo). Este tiempo incluye 10 horas para el proyecto del Grupo 4. Si
se ha continuado investigando después del vencimiento del plazo para el envío de trabajos al moderador,
solamente podrán considerarse 2 o 3 horas de investigación extra en el total de horas del plan de trabajos
prácticos.
Nota: En Tecnología del Diseño, los alumnos deben dedicar 55 horas a las actividades prácticas en el
NM y 81 horas en el NS.
Sólo una parte de las 40 o 60 horas de las actividades prácticas deben dedicarse al trabajo que se evalúa
aplicando los criterios de evaluación interna. Este trabajo se realizará normalmente durante la última parte
del curso, una vez que los alumnos se hayan familiarizado con los criterios y pueda evaluarse su desempeño
en trabajos prácticos complejos.
Grupo 4
Todos los alumnos deben familiarizarse con los requisitos de evaluación interna. Se les debe informar
claramente de que son los únicos responsables de su trabajo. Es conveniente que los profesores les ayuden
a desarrollar el sentido de responsabilidad sobre el propio aprendizaje para que se sientan orgullosos de su
trabajo.
Las respuestas de los profesores a preguntas de los alumnos sobre aspectos específicos de los trabajos
prácticos deberán orientarlos (cuando proceda) hacia vías de indagación más productivas, en lugar de
dar una solución directa a la cuestión planteada. Como parte del proceso de aprendizaje, los profesores
pueden proporcionar a los alumnos orientación general sobre un primer borrador de su trabajo para la
evaluación interna. No obstante, no se permitirá que el alumno presente otras versiones modificadas del
trabajo: la versión siguiente entregada al profesor después del primer borrador deberá ser la versión final.
El profesor calificará esta versión aplicando los criterios de evaluación interna. Es útil señalar en este trabajo
la puntuación asignada para cada aspecto: “c” si los criterios se han alcanzado completamente, “p” si se
han alcanzado parcialmente y “n” si no se han alcanzado, para orientar al moderador si el trabajo fuera
seleccionado como parte de la muestra.
Al evaluar el trabajo de los alumnos aplicando los criterios de evaluación interna, los profesores
deben calificar y anotar únicamente la versión final.
Cuando los trabajos prácticos se realicen fuera del aula los alumnos deberán trabajar de forma independiente.
Es preciso que los profesores se aseguren de que el trabajo enviado para moderación lo ha realizado el
alumno. En caso de duda, deberá controlar la autoría original del mismo mediante una de las siguientes
formas:
•
discutirlo con el alumno
•
pedir que el alumno explique los métodos utilizados en el trabajo y resuma los resultados
•
pedir que el alumno repita el trabajo.
Es preciso que los profesores firmen la portada de la evaluación interna para confirmar que todos los
trabajos de los alumnos son originales y han sido realizados sin ayuda.
Seguridad
Aunque los profesores deberán ajustarse con relación a este aspecto a las directrices nacionales o locales
(las cuales pueden diferir entre los distintos países), se deberá prestar atención a la declaración de principios
de la Comisión de Seguridad del ICASE, International Council of Associations for Science Education (Consejo
Internacional de Asociaciones de Educación Científica), cuya traducción se proporciona a continuación.
20
Comisión de Seguridad del ICASE
Declaración de principios
La Comisión de Seguridad del ICASE tiene como fin promover prácticas
científicas estimulantes y de calidad, capaces de suscitar el interés de los
alumnos y motivar a los profesores, realizadas en un entorno de aprendizaje
seguro y sin riesgos para la salud. De este modo, todos los individuos implicados
en la educación científica (profesores, estudiantes, asistentes de laboratorio,
supervisores y visitantes) tienen derecho a trabajar bajo las condiciones más
seguras posibles en aulas y laboratorios de ciencias. Los directivos de los
centros deberán realizar todo lo posible y razonable para proveer y mantener
un entorno de aprendizaje seguro y sin riesgos para la salud, así como para
establecer y exigir prácticas y métodos seguros en todo momento. Es necesario
elaborar normas y reglamentos de seguridad y garantizar su cumplimiento
para la protección de las personas que lleven a cabo actividades en las aulas
y laboratorios de ciencias, o que desarrollen experiencias de campo. Cuando
dichas condiciones de trabajo no sean lo suficientemente seguras, deberán
proponerse actividades científicas alternativas.
Es responsabilidad de todas y cada una de las personas involucradas en estas
actividades el hacer de este compromiso con la seguridad y la salud algo
permanente. Las recomendaciones que se hagan a este respecto deberán
reconocer la necesidad de respetar el contexto local, las diferentes tradiciones
educativas y culturales, las limitaciones económicas y los sistemas legales de
los distintos países.
Grupo 4
Información general
El método de evaluación utilizado para la evaluación interna se basa en criterios establecidos, es decir, se
evalúa el trabajo de cada alumno con relación a criterios de evaluación previamente establecidos y no con
relación al trabajo de otros alumnos.
En todos los cursos del Grupo 4 el componente de evaluación interna se evalúa con arreglo a conjuntos de
criterios de evaluación y descriptores de nivel de logro. Los criterios de evaluación interna son para uso de
los profesores.
•
Para cada criterio de evaluación existe cierto número de descriptores; cada uno describe un nivel de
logro específico.
•
Los descriptores se centran en aspectos positivos aunque para los niveles más bajos, la descripción
puede mencionar la falta de logros.
Uso de los criterios de evaluación interna
En la actividad de evaluación interna los profesores deben basarse en los descriptores de cada criterio. Se
utilizan los mismos criterios de evaluación interna para el NM y el NS.
•
El propósito es encontrar, para cada criterio, el descriptor que exprese de la forma más adecuada el
nivel de logro alcanzado por el alumno. Se trata, por tanto, de un procedimiento de aproximación.
Desde la perspectiva de cualquiera de los criterios, el trabajo del alumno puede presentar rasgos que
correspondan a un descriptor de un nivel de logro superior, combinados con rasgos que pertenezcan
a un nivel de logro inferior. Debe realizarse una valoración profesional para identificar el descriptor
que más se aproxima al trabajo del alumno.
•
Una vez examinado el trabajo que se ha de evaluar, los descriptores de cada criterio deben leerse
empezando por el de nivel 0, hasta que se alcance el que describe un nivel de logro que no
corresponde tan adecuadamente como el anterior al trabajo que se está evaluando. El trabajo, por
lo tanto, se describe mejor mediante el descriptor del nivel de logro anterior, y éste es el nivel que se
debe asignar. Sólo se utilizarán números enteros y no notas parciales, como fracciones o decimales.
•
Los descriptores más altos no implican un desempeño perfecto y tanto los moderadores como
los profesores no deben dudar en utilizar los niveles extremos, incluido el cero, si describen
apropiadamente el trabajo que se está evaluando.
•
Los descriptores no deben considerarse como notas o porcentajes, aunque los niveles de los
descriptores se sumen al final para obtener una puntuación total. No debe suponerse que existan
otras relaciones aritméticas: por ejemplo, un desempeño de nivel 2 no es necesariamente el doble de
bueno que un desempeño de nivel 1.
•
Un alumno que alcance un nivel de logro determinado en relación con un criterio, no alcanzará
necesariamente niveles similares en relación con otros criterios. No debe suponerse que la evaluación
general de los alumnos haya de dar como resultado una distribución determinada de puntuaciones.
•
Los alumnos deben tener acceso en todo momento a los criterios de evaluación.
22
Criterios y aspectos
Para evaluar el trabajo de los alumnos del NM y el NS se utilizan cinco criterios de evaluación.
•
Diseño: D
•
Obtención y procesamiento de datos: OPD
•
Conclusión y evaluación: CE
•
Técnicas de manipulación: TM
•
Aptitudes personales: AP
Cada uno de los tres primeros criterios, Diseño (D), Obtención y procesamiento de datos (OPD) y Conclusión
y evaluación (CE), se evalúa dos veces.
El criterio Técnicas de manipulación (TM) se evalúa de forma sumativa a lo largo del curso y la evaluación
debe basarse en un amplio conjunto de técnicas de manipulación.
El criterio Aptitudes personales (AP) se evalúa una sola vez, durante el proyecto del Grupo 4.
Cada uno de los criterios de evaluación puede ser desglosado en tres aspectos, tal y como se recoge en las
secciones siguientes. Las descripciones dadas sirven para indicar distintos niveles de logro de los requisitos
de un aspecto concreto mediante las expresiones completamente (c) o parcialmente (p). También se
indica el caso en el que no se han satisfecho los requisitos mediante la denominación no alcanzado (n).
Se asignan 2 puntos al nivel de logro “completamente”, 1 punto al nivel “parcialmente” y 0 puntos al nivel
“no alcanzado”.
La puntuación máxima para cada criterio es 6 (correspondiente a tres niveles de logro “completamente”).
D
× 2 = 12
OPD
× 2 = 12
CE
× 2 = 12
TM
×1=6
AP
×1=6
Se obtiene así una puntuación total sobre un máximo de 48 puntos.
Las puntuaciones para cada criterio se suman para determinar la nota final (sobre un total de 48) del
componente de evaluación interna. Posteriormente, esta nota es transformada en IBCA para obtener el
total sobre el 24%.
Las normas y procedimientos generales relativos a la evaluación interna pueden consultarse en el
Vademécum.
Diseño
Niveles/puntos
Aspecto 1
Aspecto 2
Aspecto 3
Definición del
problema y selección
de variables
Control de las
variables
Desarrollo de un
método de obtención
de datos
Completamente/2
Enuncia un problema
o pregunta de
investigación concretos
e identifica las variables
pertinentes.
Diseña un método
que permite controlar
eficazmente las
variables.
Desarrolla un método
que permite obtener
datos pertinentes y
suficientes.
Parcialmente/1
Enuncia un problema
o una pregunta de
investigación de forma
incompleta o sólo
identifica algunas de las
variables pertinentes.
Diseña un método
que permite controlar,
en cierta medida, las
variables.
que permite obtener
datos pertinentes pero
no suficientes.
No alcanzado/0
No enuncia un
problema o una
pregunta de
investigación ni
identifica variables
pertinentes.
Diseña un método que
no permite controlar las
variables.
que no permite obtener
datos pertinentes.
Obtención y procesamiento de datos
Niveles/puntos
Aspecto 1
Aspecto 2
Aspecto 3
Registro de datos
brutos
Procesamiento de
datos brutos
Presentación de los
datos procesados
Completamente/2
Registra los datos brutos
apropiados, tanto los
cuantitativos como los
cualitativos asociados,
e incluye unidades de
medida y márgenes de
incertidumbre en los
casos pertinentes.
Procesa los datos
brutos cuantitativos
correctamente.
Presenta los datos
procesados de
forma apropiada y,
en caso pertinente,
incluye los errores e
incertidumbres.
Parcialmente/1
Registra los datos brutos
apropiados, tanto los
cuantitativos como los
cualitativos asociados,
pero con algunos
errores u omisiones.
Procesa los datos brutos
cuantitativos, pero
con algunos errores u
omisiones.
Presenta los datos
procesados de forma
apropiada, pero con
algunos errores u
omisiones.
No alcanzado/0
No registra datos brutos
cuantitativos apropiados
o los datos brutos son
incomprensibles.
No procesa los datos
brutos cuantitativos o
comete errores graves al
procesarlos.
Presenta los datos
procesados de
forma inapropiada o
incomprensible.
24
Conclusión y evaluación
Niveles/puntos
Aspecto 1
Aspecto 2
Aspecto 3
Formulación de
conclusiones
Evaluación de los
procedimientos
Mejora de la
investigación
Completamente/2
Enuncia una conclusión
y la justifica, basándose
en una interpretación
razonable de los datos.
Evalúa los puntos
débiles y las
limitaciones.
Propone mejoras
realistas en relación con
las limitaciones y puntos
débiles señalados.
Parcialmente/1
Enuncia una conclusión
basándose en una
interpretación
razonable de los datos.
Señala algunos puntos
débiles y limitaciones,
pero no los evalúa o su
evaluación es deficiente.
Sólo propone mejoras
superficiales.
No alcanzado/0
No enuncia ninguna
conclusión o la
conclusión se basa en
una interpretación de
los datos que no es
razonable.
Señala puntos débiles y
limitaciones que no son
pertinentes.
Propone mejoras que
no son realistas.
Técnicas de manipulación (evaluadas de forma sumativa)
Este criterio cubre el objetivo específico 5.
Niveles/puntos
Aspecto 1
Aspecto 2
Aspecto 3
Cumplimiento de las
instrucciones*
Aplicación de las
técnicas
Seguridad en el
trabajo
Completamente/2
Sigue las instrucciones
con precisión y se
adapta a nuevas
circunstancias,
buscando ayuda cuando
la necesita.
Utiliza diversas técnicas
y equipos de forma
competente y metódica.
Presta atención a
las cuestiones de
seguridad.
Parcialmente/1
Sigue las instrucciones
pero necesita ayuda.
y equipos de forma, por
lo general, competente
y metódica.
Por lo general,
presta atención a
las cuestiones de
seguridad.
No alcanzado/0
Pocas veces sigue las
instrucciones o necesita
supervisión constante.
y equipos, pero pocas
veces lo hace de forma
competente y metódica.
Pocas veces presta
atención a las
cuestiones de
seguridad.
* Las instrucciones pueden presentarse en diferentes formas: instrucciones orales, protocolos de trabajo
escritos, diagramas, fotografías, videos, organigramas, cintas de audio, modelos, programas informáticos,
etc. No siempre las facilitará el profesor.
Para el criterio correspondiente a las aptitudes personales véase la sección “Proyecto del Grupo 4”.
Grupo 4
Diseño
Aspecto 1: definición del problema y selección de variables
Es fundamental que los profesores planteen para investigar un problema abierto que comprenda varias
variables independientes entre las que un alumno pueda elegir una que resulte adecuada para su trabajo
práctico. Se garantizará de este modo la formulación de una serie de planes de investigación por parte de
los alumnos y la existencia de margen suficiente para identificar variables independientes y controladas.
Aunque el profesor puede establecer el objetivo general de la investigación, los alumnos deberán identificar
el problema o la pregunta de investigación concretos. Con frecuencia, los alumnos modificarán para ello el
objetivo general proporcionado e indicarán la variable o variables elegidas para su investigación.
El profesor únicamente puede sugerir la pregunta de investigación general. Una indicación aceptable
del profesor sería pedir a los alumnos que investiguen alguna propiedad de un sistema de reacciones
como la esterificación, sin proporcionar variables. Los alumnos podrán entonces plantearse preguntas de
investigación como las siguientes: “¿Cómo afecta el cambio de ácido carboxílico a la constante de equilibrio
de la reacción de esterificación con etanol?” o “¿Cómo afecta el cambio de la concentración de catalizador
ácido a la velocidad de la reacción de esterificación entre etanol y ácido etanoico?”.
El profesor puede sugerir también la pregunta de investigación general y especificar la variable dependiente
o una magnitud derivada de la misma. Un ejemplo de este tipo de indicación del profesor sería pedir al
alumno que investigue los factores que afectan a la retención en la cromatografía en capa fina. Los alumnos
podrán entonces plantearse preguntas de investigación como las siguientes: “¿Cómo afecta la composición
molar de una mezcla binaria de disolventes de propanona y agua a la retención del indicador naranja de
metilo en la cromatografía en capa fina?”, o bien “¿Cómo afecta el cambio del pH del disolvente acuoso a la
retención de indicadores ácido–base en la cromatografía en capa fina?”.
El alumno no puede limitarse a formular de nuevo la pregunta de investigación propuesta por el profesor.
Las variables son factores que pueden medirse y controlarse. Las variables independientes son las que
se manipulan y el resultado de esta manipulación permite medir la variable dependiente. Una variable
controlada es aquella que debe mantenerse constante para no influir en el efecto de la variable
independiente sobre la variable dependiente.
El alumno debe indicar claramente qué variables son dependientes (medidas), independientes (manipuladas)
y controladas (constantes). Son variables pertinentes aquellas que cabe esperar razonablemente que
afecten al resultado. Por ejemplo, en el trabajo “¿Cómo afecta el cambio de la concentración de catalizador
ácido a la velocidad de la reacción de esterificación entre etanol y ácido etanoico?”, el alumno debe indicar
claramente que la variable independiente es la concentración de catalizador y que la variable dependiente
es la concentración de ácido etanoico presente tras un período determinado. Las variables controladas
pertinentes son la temperatura y las concentraciones iniciales en la mezcla de reacción de etanol y ácido
etanoico. No debe penalizarse a los alumnos por identificar otras variables de control cuya pertinencia
pueda no ser tan manifiesta.
26
No debe hacerse lo siguiente:
•
proporcionar a los alumnos una pregunta de investigación concreta
•
informar a los alumnos del resultado de la investigación
•
decir a los alumnos qué variable independiente deben seleccionar
•
decir a los alumnos qué variables independientes deben mantener constantes.
Aspecto 2: control de las variables
La expresión “control de variables” se refiere a la manipulación de la variable independiente y al intento de
mantener las variables controladas en un valor constante. El método debe mencionar de forma explícita
cómo se logra el control de las variables. Si no es posible en la práctica el control de la variable o variables,
es preciso intentar observarlas de algún modo.
Puede utilizarse una técnica de medición estándar como parte de un trabajo de investigación de alcance
más amplio, pero la técnica de medición no debe ser el objeto de la investigación. Debe evaluarse a los
alumnos por el diseño que proponen individualmente para la investigación de alcance más amplio. Si se
utiliza una técnica de medición estándar debe proporcionarse la referencia correspondiente. Por ejemplo,
en un plan para estudiar los factores que influyen en la velocidad de oxidación de la vitamina C en zumos
de frutas, el alumno puede haber adaptado un método de determinación del contenido de vitamina C que
haya encontrado en una publicación. En ese caso, es preciso citar la fuente como nota al pie de página.
No debe indicarse a los alumnos:
•
qué aparatos deben utilizar
•
el método experimental.
Aspecto 3: desarrollo de un método de obtención de datos
La definición de “datos pertinentes y suficientes” depende del contexto. El trabajo práctico planificado
debe prever la obtención de datos suficientes para abordar adecuadamente el objetivo o la pregunta de
investigación y para poder evaluar la fiabilidad de los datos.
Por ejemplo, cabe plantear las siguientes consideraciones al evaluar si los datos son suficientes: si es
preciso trazar una recta de ajuste aproximada en un diagrama de dispersión se necesitan al menos los
datos correspondientes a cinco puntos, o el plan debe prever la realización de mediciones repetidas para
calcular una media (por ejemplo, repetir las mediciones calorimétricas cuando se investiga la entalpía de
una reacción). El plan debe exponer la necesidad de realizar un análisis de prueba y de repetir el análisis
hasta obtener resultados coherentes en las determinaciones volumétricas.
•
cómo obtener los datos
•
la cantidad de datos que deben obtener.
Obtención y procesamiento de datos
Lo ideal es que los alumnos trabajen en la obtención de datos por su cuenta.
Cuando la obtención de datos se realiza en grupos, el registro y procesamiento de los mismos debe hacerse
de forma independiente si va a evaluarse este criterio. El registro de datos por grupos o por el conjunto de la
clase sólo es adecuado si el método utilizado para compartir los datos no sugiere a los alumnos un formato
de presentación.
Aspecto 1: registro de datos brutos
Los datos brutos son los datos obtenidos directamente por medición. Pueden incluir datos cualitativos
asociados. Se permite la conversión de datos brutos escritos a mano a formato electrónico. El término
“datos cuantitativos” se refiere a las mediciones numéricas de las variables asociadas a la investigación. Se
consideran datos cualitativos asociados aquellas observaciones que pueden mejorar la interpretación de
los resultados.
Todos los datos brutos llevan asociadas incertidumbres y siempre debe intentarse cuantificarlas. Por
ejemplo, cuando los alumnos afirman que una medición tomada con un cronómetro lleva asociada una
incertidumbre debido al tiempo de reacción, deben estimar la magnitud de dicha incertidumbre. En las
tablas de datos cuantitativos, debe anotarse claramente en cada columna un encabezado, las unidades y
una indicación de la incertidumbre de la medición. La incertidumbre no debe coincidir necesariamente con
la precisión del instrumento de medición utilizado que declara el fabricante. La incertidumbre de los datos
y el número de cifras significativas utilizadas en los mismos deben ser coherentes. Esto vale para todos los
instrumentos de medición, por ejemplo, medidores digitales, cronómetros y otros instrumentos. El número
de cifras significativas debe reflejar la precisión de la medición.
No deben existir variaciones en la precisión de los datos brutos. Por ejemplo, debe utilizarse siempre el
mismo número de decimales. El grado de precisión de los datos derivados del procesamiento de datos
brutos (por ejemplo, las medias) debe ser el mismo que el de los datos brutos.
Se espera que el alumno registre el grado de precisión a partir del momento en el que se hace cargo de la
manipulación. Por ejemplo, no se espera que los alumnos indiquen el grado de precisión en la concentración
de una disolución que hayan elaborado otros para ellos.
No debe indicarse a los alumnos cómo registrar los datos brutos. Por ejemplo, no se les debe proporcionar
una tabla con un formato definido previamente en el que aparezcan columnas, encabezados, unidades o
incertidumbres.
Aspecto 2: procesamiento de datos brutos
El procesamiento de datos conlleva, por ejemplo, la combinación y manipulación de los datos brutos (como
su suma, resta, potenciación, división) para determinar el valor de una magnitud física, así como tomar la
media de varias mediciones y transformar los datos en una forma adecuada para su representación gráfica.
Puede darse el caso de que los datos estén ya en una forma adecuada para su representación gráfica; por
ejemplo, los datos de absorbancia de luz obtenidos en forma de gráfica representados frente a valores de
tiempo. Si los datos brutos se representan de este modo, se dibuja una línea de ajuste óptimo a los puntos y
se determina su pendiente, los datos brutos han sido procesados. La representación gráfica de datos brutos
(sin obtención de una línea de ajuste) no constituye procesamiento de los datos.
El registro y el procesamiento de datos pueden mostrarse en una única tabla siempre que se distingan
claramente los datos brutos de los procesados.
28
•
cómo procesar los datos
•
qué magnitudes deben representar gráficamente.
Aspecto 3: presentación de los datos procesados
Cuando se procesan datos, también deben tenerse en cuenta las incertidumbres asociadas a los mismos. Si
los datos se combinan y manipulan para determinar el valor de una magnitud física (por ejemplo, el calor
específico), deben propagarse las incertidumbres de los datos (véase el tema 11). El cálculo de la diferencia,
en forma de porcentaje, entre el valor medido y el valor indicado en la bibliografía no constituye un análisis
de errores.
Se espera que los alumnos elijan por sí mismos un formato de presentación adecuado (por ejemplo, una
hoja de cálculo, una tabla, una gráfica, un diagrama, un diagrama de flujo, etc.). Los cálculos, tablas o gráficas
deben llevar rótulos claros e inequívocos. Las gráficas deben tener escalas apropiadas, sus ejes deben estar
rotulados con indicación de las unidades y los puntos deben estar representados de forma exacta con
una línea o curva de ajuste óptimo adecuada (no un diagrama de dispersión con líneas que conecten los
puntos entre sí). Los alumnos deben presentar los datos de tal forma que sea posible seguir todas las etapas
hasta llegar al resultado final. Las cantidades finales calculadas deben expresarse en unidades del sistema
métrico o SI y deben expresarse con el número correcto de cifras significativas. Para el tratamiento de las
incertidumbres en el análisis gráfico es preciso determinar las líneas de ajuste óptimo apropiadas.
Para el cumplimiento completo del aspecto 3 no se exige que los alumnos dibujen las líneas de ajuste
máximo y mínimo a los puntos, que incluyan las barras de error ni que combinen los errores mediante
cálculos de medias cuadráticas. Aunque no se espera la representación mediante barras de los errores
asociados a cada punto (por ejemplo, error estándar), las barras de error son una forma perfectamente
aceptable de expresar el grado de incertidumbre de los datos.
Para cumplir por completo el aspecto 3, los alumnos deben incluir un tratamiento de las incertidumbres y
errores junto con sus datos procesados.
El tratamiento de las incertidumbres debe ajustarse a los enunciados de evaluación 11.2.1 y 11.2.2 de la
presente guía.
Conclusión y evaluación
Aspecto 1: formulación de conclusiones
Las conclusiones que se basan en los datos son aceptables incluso si contradicen aparentemente teorías
aceptadas. No obstante, la conclusión debe tener en cuenta los posibles errores e incertidumbres
sistemáticos o aleatorios. Debe compararse una estimación porcentual del error del resultado con el error
aleatorio total estimado derivado de la propagación de las incertidumbres.
Para justificar su conclusión, los alumnos deben discutir si se produjeron errores sistemáticos u otros errores
aleatorios. En caso de existir errores sistemáticos, debe apreciarse en qué sentido afectan al resultado.
El análisis podría incluir la comparación entre diferentes gráficas o la descripción de las tendencias que
muestran las gráficas. La explicación debe incluir observaciones, tendencias o pautas reveladas por los
datos.
Cuando midan el valor ya conocido y aceptado de una magnitud física, los alumnos deben extraer una
conclusión sobre su confianza en el resultado experimental que han obtenido, comparándolo con el valor
reflejado en el libro de texto o en otras publicaciones. Deben proporcionarse las referencias completas de
la bibliografía consultada.
Aspecto 2: evaluación de los procedimientos
Deben comentarse el diseño y el método de la investigación, así como la calidad de los datos. Además de
enumerar los puntos débiles de la investigación, el alumno debe apreciar su importancia. En este sentido,
son pertinentes las observaciones acerca de la precisión y la exactitud de las mediciones. En su evaluación
del método utilizado, el alumno debe analizar específicamente los procedimientos, el uso de equipos y la
organización del tiempo.
Aspecto 3: mejora de la investigación
Las sugerencias de mejoras deben basarse en los puntos débiles y las limitaciones señaladas en el aspecto 2.
Aquí pueden plantearse modificaciones de las técnicas experimentales y de la gama de datos obtenidos.
Las modificaciones deben abordar cuestiones relativas a la precisión, la exactitud y la reproducibilidad de
los resultados. Los alumnos deben sugerir formas de reducir los errores aleatorios, de eliminar los errores
sistemáticos o de lograr un mayor control de las variables. Las modificaciones propuestas deben ser realistas
y deben especificarse claramente. No es suficiente afirmar, en términos generales, que deben utilizarse
instrumentos más precisos.
Técnicas de manipulación
Este criterio debe evaluarse de forma sumativa.
Aspecto 1: cumplimiento de las instrucciones
El grado de ayuda requerido para montar el equipo, el orden en la realización de los procedimientos y la
capacidad de seguir instrucciones correctamente son indicios de las habilidades manipulativas del alumno.
La utilización de técnicas seguras de trabajo debe ser evidente en todos los aspectos de las actividades
prácticas.
Debe incluirse en el plan de trabajos una amplia gama de tareas complejas.
Aspecto 2: aplicación de las técnicas
Se espera que los alumnos realicen una variedad de trabajos prácticos diferentes durante el curso que les
permitan exponerse a diversas situaciones de tipo experimental.
Aspecto 3: seguridad en el trabajo
Debe evaluarse la actitud del alumno con respecto a la seguridad durante los trabajos prácticos en el
laboratorio o de campo. No obstante, el profesor no debe poner a los alumnos en situaciones de riesgo
inaceptables.
El profesor debe juzgar qué es aceptable y legal, conforme a la normativa local y en función de las
instalaciones disponibles. Véase la sección “Seguridad” de la presente guía en “Orientación y autoría
original”.
30
Aptitudes personales
Nota: El criterio de las aptitudes personales sólo se evalúa en el proyecto del Grupo 4 y se encontrará
en la sección “Proyecto del Grupo 4”.
Grupo 4
Uso de TIC
De conformidad con el objetivo general 7, es decir, “desarrollar la competencia en el uso de las tecnologías
de la información y las comunicaciones [TIC] para aplicarlas al estudio de la ciencia”, se fomenta a lo largo
del curso el uso de estas tecnologías, tanto si los trabajos prácticos se evalúan aplicando los criterios de
evaluación interna como si no.
Sección A: uso de TIC en actividades prácticas
evaluadas
Pueden utilizarse programas de registro de datos en los experimentos o trabajos prácticos evaluados con
los criterios de evaluación interna, siempre que se aplique el principio siguiente.
La contribución del alumno al experimento debe ser evidente, de modo que el profesor pueda evaluar
únicamente dicha contribución. La contribución del alumno puede consistir en la selección de los ajustes
utilizados por el equipo de registro de datos y elaboración de gráficas, o bien puede ponerse de manifiesto
en etapas posteriores del experimento.
Cuando se utilizan programas de registro de datos, se definen como datos brutos los datos producidos por
el programa y extraídos por el alumno de las tablas o gráficas para procesarlos posteriormente.
Las siguientes categorías de experimentos ilustran la aplicación de este principio.
1. Registro de datos en un trabajo práctico claramente delimitado
Pueden utilizarse programas de registro de datos para realizar un experimento tradicional de una forma
nueva.
El uso de programas de registro de datos es adecuado, desde el punto de vista de la evaluación,
si el alumno selecciona e introduce la mayoría de los parámetros pertinentes del programa. Por
ejemplo, pueden utilizarse una sonda de pH y un contador de gotas para obtener directamente una curva
de valoración de un ácido débil/base fuerte para determinar el pKa del ácido débil a partir del punto de
semiequivalencia.
Los programas de registro de datos que determinan automáticamente los diversos parámetros y generan
las gráficas no son adecuados desde el punto de vista de la evaluación porque la aportación adicional del
alumno necesaria para calcular el pKa es mínima. El uso de dichos programas sería adecuado si el alumno
tuviera la responsabilidad de elegir el número de datos que deben registrarse y de ajustar la escala de los
ejes y rotularlos antes de determinar el pH en el punto de semiequivalencia.
Si el experimento es adecuado para ser evaluado, deben aplicarse las siguientes directrices relativas al
criterio de OPD.
32
Uso de TIC
Obtención y procesamiento de datos: aspecto 1
Los alumnos pueden presentar datos brutos obtenidos mediante sistemas de registro de datos si ellos
establecen la mayoría de los parámetros del programa. Los datos numéricos brutos pueden presentarse
en forma de tabla, o bien, si se genera un gran volumen de datos, de forma gráfica. Los alumnos deben
anotar los datos correctamente; por ejemplo, asignando títulos a tablas o gráficas, indicando las unidades
en las columnas o ejes de las gráficas, indicando las incertidumbres, aportando observaciones cualitativas
asociadas, etc.
El número de cifras decimales de los datos registrados no debe superar el determinado por la sensibilidad
del instrumento utilizado. Cuando los alumnos utilicen sondas electrónicas para el registro de datos,
deberán registrar la sensibilidad del instrumento.
Obtención y procesamiento de datos: aspectos 2 y 3
El uso de programas de generación de gráficas es adecuado siempre que el alumno se encargue de tomar la
mayoría de las decisiones, como las siguientes:
•
elección de los valores representados gráficamente
•
selección de las magnitudes que representan los ejes
•
unidades apropiadas
•
título de la gráfica
•
escala apropiada
•
tipo de gráfica; por ejemplo, lineal y no de dispersión.
Nota: Es aceptable el cálculo de pendientes de líneas por computador.
Los análisis estadísticos realizados con calculadora y los cálculos realizados con hoja de cálculo son aceptables
siempre que el alumno seleccione los datos que deben procesarse y elija el método de procesamiento.
En ambos casos, el alumno debe exponer un ejemplo en el texto escrito. Por ejemplo, el alumno debe
mencionar la fórmula utilizada por la calculadora o introducida en la misma y definir los términos utilizados;
o bien debe escribir la fórmula utilizada en una hoja de cálculo en caso de no ser un componente estándar
del menú de funciones del programa (por ejemplo, la media o la desviación estándar).
2. Registro de datos en un trabajo práctico no delimitado
Los programas de registro de datos pueden mejorar la obtención de datos y permitir la realización de nuevos
tipos de trabajos. Los programas de registro de datos completamente automáticos son adecuados, desde
el punto de vista de la evaluación, si se utilizan para permitir que los alumnos realicen una investigación
más amplia y compleja en la que puedan generar una gama de respuestas que conlleve la adopción de
decisiones de forma independiente. Por ejemplo, se les puede plantear una tarea en la que tengan que
hallar los factores que afectan al enfriamiento por evaporación. Los aspectos de diseño y de OPD del trabajo
de los alumnos podrían evaluarse como se describe a continuación.
Diseño: aspecto 1
Para cumplir el aspecto 1 de Diseño, el alumno puede decidir determinar si existe una relación entre la
composición molar y el descenso de la temperatura en mezclas de propanona y etanol e identificar después
las variables pertinentes.
Uso de TIC
El alumno puede diseñar un procedimiento en el que se utilicen sondas de temperatura con capacidad
de registro de datos para obtener directamente las curvas de enfriamiento de cada mezcla. El aspecto 2
se cumplirá si el alumno ha tomado la decisión correcta de variar la composición de la mezcla (variable
independiente) y controla la cantidad de mezcla analizada y otras variables de control pertinentes.
El aspecto 3 se cumplirá si se prevé el análisis de un número suficiente de mezclas de composiciones
diferentes y si el período de obtención de datos es suficiente para permitir que se alcance la temperatura
mínima.
Un programa de registro de datos que genere curvas de enfriamiento directamente permite obtener
datos brutos de las temperaturas inicial y mínima de las mezclas líquidas. El aspecto 1 puede cumplirse por
completo si el alumno ha presentado claramente estos datos indicando sus unidades, incertidumbres y
datos brutos cualitativos.
Para cumplir por completo el aspecto 2, el alumno debe calcular correctamente el descenso de temperatura
a partir de los datos de la curva de enfriamiento, calcular las composiciones molares de las mezclas, construir
una nueva gráfica que represente este descenso de temperatura en función de la composición molar
calculada de las mezclas, y dibujar una línea de ajuste para determinar si existe algún tipo de relación, lineal
o de otro tipo. La gráfica puede elaborarse utilizando un programa informático adecuado, siempre que el
alumno adopte las decisiones relativas al formato de la gráfica y la anotación de los datos en la misma.
Este aspecto evalúa si se han propagado correctamente las incertidumbres en los cálculos y si se ha
presentado adecuadamente la gráfica de datos procesados, con las escalas adecuadas, los ejes rotulados
con indicación de las unidades, los puntos representados de forma exacta y el trazo de una línea de ajuste
óptimo adecuada.
Sección B: uso de TIC en actividades prácticas no
evaluadas
No es necesario utilizar TIC en trabajos prácticos evaluados pero, para satisfacer el objetivo general 7 en
la práctica, se exigirá a los alumnos que utilicen cada uno de los programas siguientes al menos una vez
durante el curso:
•
un programa de registro de datos en un experimento
•
un programa de trazado de gráficas
•
una hoja de cálculo para el procesamiento de los datos
•
una base de datos
•
un programa de modelización y simulación con computador.
El Centro pedagógico en línea (CPEL) cuenta con numerosos ejemplos de los programas anteriores entre los
recursos de TIC para Biología, Química y Física.
34
Uso de TIC
Excepto los sensores para el registro de datos, todos los demás componentes utilizan programas gratuitos y
fáciles de obtener en Internet. Como los alumnos únicamente necesitan utilizar programas y sensores para
registro de datos una vez durante el curso, no es preciso que las aulas dispongan de estos equipos.
El uso de cada una de las cinco aplicaciones de TIC antes mencionadas se corroborará mediante anotaciones
en el plan de trabajos prácticos (formulario 4/PSOW). Por ejemplo, si un alumno utiliza una hoja de cálculo
en un trabajo práctico, dicho uso debe registrarse en el formulario 4/PSOW. En este formulario también
puede registrarse cualquier otra aplicación de TIC.
Grupo 4
Proyecto del Grupo 4: resumen
El proyecto del Grupo 4 es una actividad cooperativa en la que alumnos de diferentes asignaturas del
Grupo 4 trabajan juntos en un tema científico o tecnológico, y que permite el intercambio de conceptos
y percepciones de las diferentes disciplinas, de conformidad con el objetivo general 10: “fomentar
la comprensión de las relaciones entre las distintas disciplinas científicas y la naturaleza abarcadora del
método científico”. El proyecto puede ser de naturaleza práctica o teórica. Se alienta la colaboración entre
colegios de regiones diferentes.
El proyecto del Grupo 4 permite a los alumnos valorar las implicaciones ambientales, sociales y éticas de
la ciencia y la tecnología. Permite además comprender las limitaciones del estudio científico, por ejemplo,
la escasez de datos adecuados o la falta de recursos, etc. El énfasis debe recaer sobre la cooperación
interdisciplinaria y los procesos implicados en la investigación más que en los productos de la investigación
misma.
Puede elegirse un tema científico o tecnológico, pero el proyecto debe abordar claramente los objetivos
generales 7, 8 y 10 de las guías de las asignaturas del Grupo 4.
Lo ideal es que en todas las etapas del proyecto los alumnos colaboren con compañeros de otras asignaturas
del Grupo 4. No es necesario para ello que el tema elegido esté integrado por componentes claramente
identificables correspondientes a asignaturas diferentes. No obstante, por motivos logísticos, algunos
colegios pueden optar por dedicar fases de “acción” diferentes para cada asignatura (véase la sección
“Etapas del proyecto”, a continuación).
Etapas del proyecto
Las 10 horas asignadas al proyecto del Grupo 4, que forman parte de las horas lectivas dedicadas a la
evaluación interna, se pueden dividir en tres etapas: planificación, acción y evaluación de resultados.
Planificación
Esta etapa es crucial para todo el proyecto y deberá tener una duración de unas dos horas.
•
Puede desarrollarse en una sesión única o en dos o tres más cortas.
•
Debe incluir una sesión de lluvia de ideas, en la que participen todos los alumnos del Grupo 4, se
discuta el tema central y se compartan ideas e información.
•
El tema puede ser elegido por los alumnos o por los profesores.
•
Si participa un gran número de alumnos, puede ser recomendable que se constituya más de un grupo
interdisciplinario.
Una vez que el tema o asunto haya sido seleccionado, se deben definir con claridad las actividades
que se llevarán a cabo antes de pasar a las etapas de acción y evaluación de resultados.
36
Una estrategia puede ser que los alumnos definan por sí mismos las tareas que emprenderán,
individualmente o como miembros de los grupos, e investiguen los diversos aspectos que plantea el tema
seleccionado. En esta etapa, si el proyecto va a ser de tipo experimental, debe especificarse el equipo que
se utilizará, de modo que la etapa de acción no se retrase. En el caso de haber concertado una reunión con
otros colegios, puede resultar importante considerarla en este momento.
Acción
Esta etapa debe durar unas seis horas y puede llevarse a cabo a lo largo de una o dos semanas dentro del
tiempo de clase programado. También se puede realizar en un solo día de clase completo si, por ejemplo, el
proyecto requiere trabajo de campo.
•
Los alumnos deben investigar el tema en grupos interdisciplinarios o en grupos de una sola
asignatura.
•
Debe haber colaboración durante la etapa de acción: los resultados de la investigación se deben
compartir con los otros alumnos que forman parte del grupo, ya sea interdisciplinario o de una sola
asignatura. Durante esta etapa, es importante prestar atención a las cuestiones de seguridad, éticas y
medioambientales en cualquier actividad de tipo práctico.
Nota: Los alumnos que cursen dos asignaturas del Grupo 4 no están obligados a realizar dos fases de
acción diferentes.
Evaluación de resultados
Durante esta etapa, para la que se necesitarán probablemente dos horas, el énfasis debe recaer en que
los alumnos compartan con sus compañeros los resultados de la investigación, tanto los éxitos como los
fracasos. La forma de alcanzar este objetivo puede ser decidida por el profesor, los alumnos o en forma
conjunta.
•
Una de las soluciones posibles puede ser dedicar una mañana o una tarde a un simposio en el que
todos los alumnos, de forma individual o en grupo, realicen breves exposiciones.
•
Otra opción puede ser la presentación de los resultados de manera más informal, en una feria de
ciencias en la que los alumnos observen diversos paneles en los que se expongan resúmenes de las
actividades de cada grupo.
Al simposio o la feria de ciencias podrían asistir los padres, miembros del consejo escolar y la prensa. Este
hecho puede ser especialmente pertinente cuando la investigación se refiere a un asunto de importancia
local. Algunos de los hallazgos podrían repercutir en la interacción entre el colegio y su entorno o la
comunidad local.
Cumplimiento de los objetivos generales 7 y 8
Objetivo general 7: “desarrollar la competencia en el uso de las tecnologías de la información y las
comunicaciones para aplicarlas al estudio de la ciencia”.
El objetivo general 7 se puede abordar en parte en la etapa de planificación, mediante el uso de medios
electrónicos para la comunicación en los colegios y entre colegios. Las TIC (por ejemplo, registro de
datos, hojas de cálculo, bases de datos, etc.) podrán utilizarse en la fase de acción y, sin duda, en la etapa
de presentación y evaluación de resultados (por ejemplo, uso de imágenes digitales, programas para
presentaciones, sitios web, video digital, etc.).
Objetivo general 8: “aumentar la comprensión de las implicaciones morales, éticas, sociales, económicas y
medioambientales del uso de la ciencia y la tecnología”.
El tema elegido deberá permitir la incorporación al proyecto de uno o más elementos del objetivo
general 8.
Cumplimiento del objetivo de dimensión
internacional
La elección del tema también ofrece posibilidades de ilustrar el carácter internacional de las actividades
científicas y la necesidad de una cooperación cada vez mayor para abordar cuestiones de repercusión
mundial en las que intervienen la ciencia y la tecnología. Otra forma de aportar una dimensión internacional
al proyecto es colaborar con un colegio de otra región.
Tipos de proyectos
El proyecto, además de abordar los objetivos generales 7, 8 y 10, debe basarse en la ciencia o en sus
aplicaciones.
La fase de acción del proyecto puede ser de tipo práctico o abordar aspectos puramente teóricos. Puede
realizarse de muy diversas formas:
•
diseñando y realizando un trabajo práctico de laboratorio o de campo
•
realizando un estudio comparativo (experimental o de otro tipo) en colaboración con otro colegio
•
compilando, procesando y analizando datos de otras fuentes, como publicaciones científicas,
organizaciones medioambientales, industrias del ámbito científico y tecnológico e informes
gubernamentales
•
diseñando y utilizando un modelo o simulación
•
contribuyendo a un proyecto a largo plazo organizado por el colegio.
Estrategias logísticas
La organización logística del proyecto del Grupo 4 supone con frecuencia un reto para los colegios. Los
modelos siguientes ilustran posibles formas de ejecución del proyecto.
Los modelos A, B y C se refieren a proyectos realizados en un único colegio, mientras que el modelo D se
refiere a un proyecto de colaboración entre colegios.
38
Modelo A: grupos interdisciplinarios y un único tema
Los colegios pueden formar grupos de varias asignaturas y elegir un único tema. El número de grupos
dependerá del número de alumnos. Las líneas de puntos del modelo indican la incorporación de grupos
adicionales al aumentar el número de alumnos.
B: Biología
Q: Química
F: Física
T: Tecnología del Diseño
Planificación (y definición de actividades)
BQFT
Etapa de
acción
Etapa de
acción
Etapa de
acción
Etapa de
acción
BQFT
BQFT
BQFT
BQFT
Etapa de evaluación
BQFT
Modelo B: grupos interdisciplinarios con más de un tema
Los colegios con un gran número de alumnos pueden decidir trabajar en más de un tema.
Tema 1
Planificación (y definición de
actividades)
Tema 2
BQFT
Etapa de
acción
Etapa de
acción
Etapa de
acción
Etapa de
acción
Etapa de
acción
Etapa de
acción
BQFT
BQFT
BQFT
BQFT
BQFT
BQFT
Etapa de evaluación
BQFT
Modelo C: grupos de una sola asignatura
Los colegios que elijan el modelo de grupos de una sola asignatura con uno o más temas en la fase de
acción simplemente tienen que sustituir los grupos interdisciplinarios de los modelos A o B por grupos de
una sola asignatura.
Modelo D: colaboración con otro colegio
Cualquier colegio puede optar por el modelo de colaboración. Para ello, IBO incluirá en el CPEL un tablón
electrónico de colaboración en el que los colegios puedan publicar sus ideas de proyectos e invitar a otro
colegio a que colabore con ellos. La colaboración puede realizarse de diversos modos, desde únicamente
compartir las evaluaciones acerca de un tema común a la colaboración plena en todas las etapas.
En los colegios con pocos alumnos matriculados en la categoría Diploma o en los colegios con alumnos
matriculados en la categoría Certificado, pueden incorporarse al proyecto alumnos no inscritos en el
Programa del Diploma o no pertenecientes al Grupo 4, o bien realizar el proyecto una vez cada dos años.
No obstante, se alienta a estos colegios a que colaboren con otro colegio. Esta estrategia se recomienda
también para casos individuales de alumnos que no hayan participado en el proyecto ya sea, por ejemplo,
por enfermedad o porque han sido transferidos a otro colegio en el que el proyecto ya se había realizado.
Temporalización
Las 10 horas de dedicación al proyecto que recomienda IBO pueden estar distribuidas a lo largo de varias
semanas. Es necesario tener en cuenta la distribución de dichas horas al decidir el momento óptimo para
llevarlo a cabo. Sin embargo, es posible que un grupo se dedique exclusivamente al proyecto durante un
período de tiempo, si se suspenden todas o la mayoría de las demás actividades escolares.
Año 1
En el primer año, es posible que la experiencia y las habilidades de los alumnos sean limitadas y no sea
aconsejable comenzar el proyecto en este curso. Sin embargo, realizarlo en la parte final del primer año
puede tener la ventaja de reducir la carga de trabajo que tienen más tarde los alumnos. Esta estrategia
proporciona tiempo para resolver problemas imprevistos.
Años 1 y 2
Al final del primer año podría comenzar la etapa de planificación, decidirse el tema y realizarse una
discusión provisional en cada una de las asignaturas. Los alumnos podrían aprovechar el período de
vacaciones subsiguiente para pensar cómo van a abordar el trabajo y estarían listos para comenzar el
trabajo experimental al principio del segundo año.
Año 2
Retrasar el comienzo del proyecto hasta algún momento del segundo año, especialmente si se deja hasta
demasiado tarde, aumenta la presión sobre los alumnos de diversas formas: el plazo para la realización del
proyecto es mucho más ajustado que en los demás casos; la enfermedad de algún alumno o problemas
inesperados pueden crear dificultades adicionales. No obstante, empezar en el segundo año tiene la ventaja
de que alumnos y profesores se conocen, y probablemente se han acostumbrado a trabajar en equipo y
tienen más experiencia en los aspectos pertinentes que durante el primer año.
Combinación del NM y el NS
En los casos en los que el proyecto sólo se realice cada dos años, puede combinarse a alumnos principiantes
del NS con alumnos más experimentados del NM.
40
Elección del tema
Los alumnos pueden elegir el tema o proponer varios posibles; el profesor decidirá cuál es el más viable en
función de la disponibilidad de recursos, de personal, etc. Otra posibilidad es que el profesor elija el tema o
proponga varios para que los alumnos escojan uno.
Temas elegidos por los alumnos
Si los alumnos eligen el tema por sí mismos es más probable que demuestren un mayor entusiasmo y
lo sientan como algo propio. Se resume aquí una estrategia posible para que los alumnos seleccionen
un tema, la cual incluye también parte de la fase de planificación. En este momento, los profesores de la
asignatura pueden aconsejar a los alumnos sobre la viabilidad de los temas propuestos.
•
Identificar los posibles temas consultando a los alumnos por medio de un cuestionario o una
encuesta.
•
Realizar una sesión inicial de lluvia de ideas sobre posibles temas o cuestiones para investigar.
•
Discutir brevemente dos o tres temas que parezcan interesantes.
•
Elegir un tema por consenso.
•
Los alumnos hacen una lista de los trabajos prácticos que podrían llevar a cabo. A continuación, todos
los alumnos comentan los aspectos comunes entre los temas y las posibilidades de colaborar en sus
trabajos.
Evaluación del proyecto
El proyecto del Grupo 4 debe evaluarse atendiendo únicamente al criterio de aptitudes personales y
éste será el único componente en el que se evaluará este criterio. El colegio deberá decidir la forma de
evaluarlo.
Nota: El proyecto del Grupo 4 no debe utilizarse para la evaluación de los demás criterios.
Aptitudes personales (sólo para la evaluación del proyecto del
Grupo 4)
Este criterio cubre el objetivo específico 4.
Niveles/puntos
Aspecto 1
Aspecto 2
Aspecto 3
Motivación propia y
perseverancia
Trabajo en equipo
Reflexión personal
Completamente/2
Aborda el proyecto
con motivación propia
y continúa hasta
concluirlo.
Colabora y se comunica
con sus compañeros de
grupo y tiene en cuenta
las opiniones de los
demás.
Muestra un
conocimiento profundo
de sus propios puntos
fuertes y puntos
débiles y reflexiona
profundamente sobre
su experiencia de
aprendizaje.
Parcialmente/1
Concluye el proyecto
pero a veces carece de
motivación propia.
Intercambia algunas
opiniones, pero requiere
orientación para poder
colaborar con otros.
Muestra un
conocimiento limitado
de sus propios puntos
fuertes y puntos
débiles y reflexiona en
cierta medida sobre
su experiencia de
aprendizaje.
No alcanzado/0
Carece de perseverancia
y motivación.
Nunca o casi nunca
intenta colaborar con
sus compañeros de
grupo.
Muestra
desconocimiento de
sus propios puntos
fuertes y puntos débiles
y no reflexiona sobre
su experiencia de
aprendizaje.
Para facilitar la evaluación puede entregarse a los alumnos un formulario de autoevaluación, pero su uso no
es obligatorio.
42
Química
Naturaleza de la asignatura
La química es una ciencia experimental que combina el estudio académico con la adquisición de destrezas
prácticas y de investigación. Se la conoce como “la ciencia fundamental”, porque los principios químicos
son la base del medio físico en el que vivimos y de todos los sistemas biológicos. Además de ser una
disciplina digna de ser estudiada en sí misma, constituye un requisito previo para otros cursos de educación
universitaria como medicina, ciencias biológicas y ciencias ambientales, y también es útil como preparación
para la vida laboral.
El curso de Química del Programa del Diploma incluye los principios fundamentales de la disciplina y
además, a través de una gama de opciones, ofrece a los profesores flexibilidad para diseñar sus cursos de
acuerdo con las necesidades de sus alumnos. El curso se ofrece en el Nivel Medio (NM) y en el Nivel Superior
(NS). Por consiguiente, está dirigido tanto a los alumnos que deseen estudiar ciencias en la educación
universitaria como a los que no.
Enfoque de la enseñanza
La enseñanza de la química se puede abordar de diversas maneras. Por su propia naturaleza, la química se
presta a la aplicación de un método experimental y se espera que esto se refleje a lo largo del curso.
El orden en el que se ha redactado el temario no es el orden en el que se deben impartir los temas; queda
a la elección de cada profesor la ordenación que mejor se adapte a sus circunstancias. Las opciones se
pueden impartir dentro de los temas troncales o de los temas adicionales del NS (TANS).
Química
El programa de estudios del curso de Química del Programa del Diploma consta de tres partes: los temas
troncales, los temas adicionales del NS (TANS) y las opciones. El Cuadernillo de datos de Química es una
parte esencial del programa de estudios y debe utilizarse junto con el mismo. Los alumnos deben utilizar el
cuadernillo de datos durante el curso, y se les debe proporcionar ejemplares sin marcas ni anotaciones para
las pruebas 2 y 3.
Horas
lectivas
Temas troncales
80
Tema 1:
Química cuantitativa
12 ½
Tema 2:
Estructura atómica
4
Tema 3:
Periodicidad
6
Tema 4:
Enlaces
Tema 5:
Energía de las reacciones químicas
8
Tema 6:
Cinética
5
Tema 7:
Equilibrio
5
Tema 8:
Ácidos y bases
6
Tema 9:
Oxidación y reducción
7
Tema 10:
Química orgánica
Tema 11:
Mediciones y procesamiento de datos
TANS
12 ½
12
2
55
Tema 12:
Estructura atómica
3
Tema 13:
Periodicidad
4
Tema 14:
Enlaces
5
Tema 15:
Energía de las reacciones químicas
8
Tema 16:
Cinética
6
Tema 17:
Equilibrio
4
Tema 18:
Ácidos y bases
Tema 19:
Oxidación y reducción
Tema 20:
Química orgánica
44
10
5
10
Horas
lectivas
Opciones
Opciones del NM y del NS
Opción A: Química analítica moderna
15/22
Opción B: Bioquímica humana
15/22
Opción C: Química en la industria y la tecnología
15/22
Opción D: Medicinas y drogas
15/22
Opción E: Química ambiental
15/22
Opción F: Química de los alimentos
15/22
Opción G: Química orgánica avanzada
15/22
Los alumnos del NM deben estudiar dos opciones, a elegir de la A a la G.
Cada opción tiene una duración de 15 horas.
Los alumnos del NS deben estudiar dos opciones, a elegir de la A a la G.
Cada opción tiene una duración de 22 horas.
Química
Temario
Horas
lectivas
Temas troncales
80
Tema 1: Química cuantitativa
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
Concepto de mol y número de Avogadro
Fórmulas
Ecuaciones químicas
Relaciones de masa y volumen en las reacciones químicas
Soluciones
2
3
1
4½
2
Tema 2: Estructura atómica
4
2.1
2.2
2.3
1
1
2
El átomo
El espectrómetro de masas
Distribución y configuración electrónica
Tema 3: Periodicidad
6
3.1
3.2
3.3
1
2
3
La tabla periódica
Propiedades físicas
Propiedades químicas
Tema 4: Enlaces
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
46
12 ½
Enlaces iónicos
Enlaces covalentes
Fuerzas intermoleculares
Enlaces metálicos
12 ½
2
6
2
½
2
Tema 5: Energía de las reacciones químicas
8
5.1
5.2
5.3
5.4
1
3
2
2
Reacciones exotérmicas y endotérmicas
Cálculo de variaciones de entalpía
Ley de Hess
Entalpías de enlace
Tema 6: Cinética
5
6.1
6.2
2
3
Velocidad de reacción
Teoría de las colisiones
Tema 7: Equilibrio
5
7.1
7.2
1
4
Equilibrio dinámico
La posición de equilibrio
Temario
Horas
lectivas
Tema 8: Ácidos y bases
6
8.1
8.2
8.3
8.4
2
1
2
1
Teorías de los ácidos y bases
Propiedades de los ácidos y bases
Ácidos y bases fuertes y débiles
La escala de pH
Tema 9: Oxidación y reducción
7
9.1
9.2
9.3
9.4
9.5
2
1
1
1
2
Introducción a la oxidación y reducción
Ecuaciones rédox
Reactividad
Pilas voltaicas
Celdas electrolíticas
Tema 10: Química orgánica
10.1
10.2
10.3
10.4
10.5
10.6
Introducción
Alcanos
Alquenos
Alcoholes
Haluros de alquilo
Rutas de reacción
12
4
2
2
1
2
1
Tema 11: Mediciones y procesamiento de datos
2
11.1
11.2
11.3
1
½
½
Incertidumbre y error en las mediciones
Incertidumbres de los resultados
Técnicas gráficas
TANS
55
Tema 12: Estructura atómica
3
12.1
3
Configuración electrónica
Tema 13: Periodicidad
4
13.1
13.2
2
2
Variaciones en el tercer período
Elementos del bloque d de la primera fila
Tema 14: Enlaces
5
14.1
14.2
14.3
Forma de las moléculas y los iones
Hibridación
Deslocalización electrónica
1
2
2
8
15.1
15.2
15.3
15.4
Variaciones de entalpía estándar de una reacción
Ciclo de Born–Haber
Entropía
Espontaneidad
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 1½
2½
1½
2½
47
Temario
Horas
lectivas
Tema 16: Cinética
6
16.1
16.2
16.3
3
1
2
Ecuación de velocidad
Mecanismos de reacción
Energía de activación
Tema 17: Equilibrio
4
17.1
17.2
2
2
Equilibrio líquido–vapor
La ley de equilibrio
Tema 18: Ácidos y bases
18.1
18.2
18.3
18.4
18.5
10
Cálculos con ácidos y bases
Soluciones tampón (buffer)
Hidrólisis de sales
Valoraciones ácido–base
Indicadores
4
2
1
2
1
Tema 19: Oxidación y reducción
5
19.1
19.2
3
2
Potenciales estándar de electrodo
Electrólisis
Tema 20: Química orgánica
20.1
20.2
20.3
20.4
20.5
20.6
10
Introducción
Reacciones de sustitución nucleófila
Reacciones de eliminación
Reacciones de condensación
Rutas de reacción
Estereoisomería
1
2
1
2
1
3
Opciones del NM y del NS
Los alumnos del NM estudian los temas troncales de estas opciones, mientras que los del NS
estudian la opción completa (es decir, los temas troncales más los temas de ampliación).
Opción A: Química analítica moderna
48
15/22
Temas troncales (NM y NS)
A1
Técnicas analíticas
A2
Principios de espectroscopía
A3
Espectroscopía infrarroja (IR)
A4
Espectrometría de masas
A5
Espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN)
A6
Espectroscopía de absorción atómica (AA)
A7
Cromatografía
15
1
2
3
2
2
3
2
Ampliación (sólo NS)
A8
Espectroscopía de luz ultravioleta y visible (UV-Vis)
A9
A10
Cromatografía
7
3
2
2
Temario
Horas
lectivas
Opción B: Bioquímica humana
B1
Energía
B2
Proteínas
B3
Hidratos de carbono
B4
Lípidos
B5
Micronutrientes y macronutrientes
B6
Hormonas
B7
Enzimas
B8
Ácidos nucleicos
B9
Respiración
C1
Hierro, acero y aluminio
C2
La industria del petróleo
C3
Polímeros de adición
C4
Catalizadores
C5
Pilas de combustible y pilas (baterías) recargables
C6
Cristales líquidos
C7
Nanotecnología
C8
Polímeros de condensación
C9
Mecanismos en la industria química orgánica
C10
Silicio y células fotovoltaicas
C11
Cristales líquidos
C12
La industria de los cloroálcalis
Opción D: Medicinas y drogas
15/22
15
½
3
3
3½
2
3
7
3
3
1
15/22
15
3½
2
2
1½
2
2
2
7
1
1
1
2
2
15/22
D1
Productos farmacéuticos
D2
Antiácidos
D3
Analgésicos
D4
Depresores
D5
Estimulantes
D6
Antibacterianos
D7
Antivíricos
15
2
1
3
3
2½
2
1½
D8
Modo de acción de los medicamentos
D9
Diseño de medicamentos
D10
Sustancias psicotrópicas
7
2½
2½
2
Temario
Horas
lectivas
Opción E: Química ambiental
E1
Contaminación atmosférica
E2
Depósitos ácidos
E3
El efecto invernadero
E4
Disminución de la capa de ozono
E5
Oxígeno disuelto en el agua
E6
Tratamiento de aguas
E7
Suelo
E8
Residuos
15
2
1½
1½
1½
1½
2½
2½
2
E9
E10
Niebla contaminante (smog)
E11
Depósitos ácidos
E12
Agua y suelo
7
1
2
1
3
Opción F: Química de los alimentos
15/22
F1
Grupos de alimentos
F2
Grasas y aceites
F3
Tiempo de conservación
F4
Color
F5
Alimentos modificados genéticamente
F6
Textura
F7
Enranciamiento oxidativo (autooxidación)
F8
Antioxidantes
F9
Estereoquímica de los alimentos
F10
Estructura química y color
Opción G: Química orgánica avanzada
G1
Reacciones de adición electrófila
G2
Reacciones de adición nucleófila
G3
G4
Reacciones de adición–eliminación
G5
Arenos
G6
Química organometálica
G7
Rutas de reacción
G8
Reacciones ácido–base
G9
G10
Reacciones de sustitución electrófila
G11
Rutas de reacción
50
15/22
15
2
3
4
3
1
2
7
1
1
2
3
15/22
15
3
2
1
1
2½
2½
1
2
7
2
4
1
Química
Descripción detallada del programa de estudios:
temas troncales
Tema 1: Química cuantitativa (12 ½ horas)
1.1 Concepto de mol y número de Avogadro
2 horas
TdC: la asignación de números a las masas de los elementos químicos permitió que la química se desarrollara
como ciencia exacta y pudiera expresar las relaciones entre los reactivos y los productos en términos
matemáticos.
Enunciado de evaluación
1.1.1
Aplique el concepto de mol a las
sustancias.
Obj.
2
El concepto de mol se aplica a toda clase de
partículas: átomos, moléculas, iones, electrones,
unidades fórmula, etc. La cantidad de sustancia
se mide en moles (mol). Debe conocerse el
valor aproximado del número de Avogadro (L):
6,02 × 1023 mol–1.
TdC: la química maneja escalas enormemente
diferentes entre sí. La magnitud del número de
Avogadro supera la escala de nuestra experiencia
diaria.
1.1.2
1.2
Determine el número de partículas y
la cantidad de sustancia (en moles).
3
Transforme la cantidad de sustancia (en moles)
en números de átomos, moléculas, iones,
electrones y unidades fórmula.
Fórmulas
3 horas
Obj.
1.2.1
Defina los términos masa atómica
relativa (Ar) y masa molecular relativa
(Mr).
1
1.2.2
Calcule la masa de un mol de una
especie química a partir de su
fórmula.
2
1.2.3
Resuelva problemas relativos a
las relaciones entre la cantidad de
sustancia en moles, la masa y la masa
molar.
3
1.2.4
Distinga entre los términos fórmula
empírica y fórmula molecular.
2
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Notas para el profesor
Se utilizará el término masa molar (en g mol–1).
51
Obj.
1.2.5
Determine la fórmula empírica a partir
de la composición porcentual o de
otros datos experimentales.
3
1.2.6
Determine la fórmula molecular a
partir de la fórmula empírica y datos
experimentales.
3
1.3
Objetivo general 7: pueden realizarse
experimentos virtuales a modo ilustrativo.
Ecuaciones químicas
1 hora
Obj.
1.3.1
Deduzca ecuaciones químicas dados
todos los reactivos y productos.
3
1.3.2
Identifique la relación molar de dos
especies cualesquiera de una reacción
química.
2
1.3.3
Aplique los símbolos de estado (s), (l),
(g) y (aq).
2
1.4
Los alumnos deben conocer la diferencia entre
coeficientes y subíndices.
TdC: ¿en qué casos son necesarios estos
símbolos para facilitar la comprensión y cuándo
son superfluos?
Relaciones de masa y volumen en las reacciones químicas
4 ½ horas
Obj.
1.4.1
Calcule los rendimientos teóricos a
partir de ecuaciones químicas.
2
Dada una ecuación química y la masa o cantidad
(en moles) de una especie, calcular la masa o
cantidad de otra especie.
1.4.2
Determine el reactivo limitante
y el reactivo en exceso dadas
las cantidades de sustancias
reaccionantes.
3
Objetivo general 7: pueden utilizarse para este
fin experimentos virtuales.
1.4.3
Resuelva problemas sobre
rendimientos teóricos,
experimentales y porcentuales.
3
1.4.4
Aplique la ley de Avogadro para
calcular los volúmenes de gases
reaccionantes.
2
1.4.5
Aplique en los cálculos el concepto
de volumen molar a temperatura y
presión normales.
2
El volumen molar de un gas ideal en condiciones
normales (temperatura 0 ºC (273,15 K), presión
1 atm (101,3 kPa)) es 2,24 × 10 -2 m3 mol-1
(22,4 dm3 mol‑1).
1.4.6
Resuelva problemas relativos a la
relación entre la temperatura, la
presión y el volumen de una masa fija
de un gas ideal.
3
simulaciones a modo ilustrativo.
1.4.7
Resuelva problemas utilizando la
ecuación de estado de los gases
ideales, PV = nRT.
3
TdC: podría discutirse la distinción entre las
escalas Celsius y Kelvin, como ejemplos de
escalas artificial y natural.
52
1.4.8
1.5
Analice gráficas relativas a la ecuación
de estado de los gases ideales.
Obj.
3
Soluciones
2 horas
Obj.
1.5.1
Distinga entre los términos soluto,
solvente, solución y concentración
(g dm‑3 y mol dm‑3).
2
1.5.2
concentración, la cantidad de soluto y
el volumen de solución.
3
La concentración, en mol dm‑3, se representa con
frecuencia poniendo la fórmula de la sustancia
en cuestión entre corchetes, por ejemplo: [HCl].
Tema 2: Estructura atómica (4 horas)
2.1
El átomo
1 hora
TdC: ¿qué repercusión tiene el modelo del átomo en los diferentes campos de conocimiento? ¿Los modelos
y teorías formulados por los científicos son descripciones exactas de la naturaleza o son principalmente
interpretaciones útiles para predecir, explicar y controlar la naturaleza?
Obj.
2.1.1
Indique la posición de protones,
neutrones y electrones en el átomo.
1
TdC: ninguna de estas partículas puede (ni
podrá) ser observada directamente. ¿Qué formas
de conocimiento utilizamos para interpretar los
datos indirectos obtenidos mediante el uso de la
tecnología? ¿Sabemos que existen o lo creemos?
2.1.2
Indique las masas relativas y cargas
relativas de protones, neutrones y
electrones.
1
Los valores aceptados son:
2.1.3
Defina los términos número másico
(A), número atómico (Z) e isótopos de
un elemento.
1
2.1.4
Deduzca el símbolo de un isótopo
dados su número másico y su número
atómico.
3
2.1.5
Calcule el número de protones,
neutrones y electrones que forman
átomos e iones, dados el número
másico, el número atómico y la carga.
2
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 masa
relativa
carga
relativa
+1
protón
1
neutrón
1
electrón
5 × 10 –4
0
–1
Debe utilizarse la notación siguiente: AZ X , por
ejemplo, 126 C .
53
Obj.
2.1.6
Compare las propiedades de los
isótopos de un elemento.
3
2.1.7
Discuta los usos de los radioisótopos.
3
Deben incluirse los ejemplos siguientes: el uso
del 14C en la datación, del 60Co en radioterapia
y del 131I y el 125I como marcadores para usos
médicos.
Objetivo general 8: los alumnos deben
conocer los peligros para los seres vivos de los
radioisótopos, pero también deberían saber
justificar su utilidad mediante los ejemplos
anteriores.
2.2
El espectrómetro de masas
1 hora
2.2.1
Describa y explique el
funcionamiento de un espectrómetro
de masas.
Obj.
3
Se requiere un diagrama sencillo de un
espectrómetro de masas de haz simple. Se
considerarán las siguientes etapas de operación:
vaporización, ionización, aceleración, deflexión y
detección.
simulaciones para ilustrar el funcionamiento de
un espectrómetro de masas.
2.2.2
Describa cómo puede utilizarse
el espectrómetro de masas para
determinar masas atómicas relativas
utilizando la escala del 12C.
2
2.2.3
Calcule las masas atómicas no enteras
y la abundancia de isótopos a partir
de datos proporcionados.
2
2.3
Distribución y configuración electrónica
2 horas
2.3.1
Describa el espectro
electromagnético.
Obj.
2
Los alumnos deben ser capaces de identificar
las regiones ultravioleta, visible e infrarroja del
espectro y de describir cómo varían la longitud
de onda, la frecuencia y la energía a lo largo del
mismo.
TdC: la espectroscopía infrarroja e ultravioleta
dependen de la tecnología para su percepción.
¿Qué consecuencias tiene esto para el
conocimiento?
2.3.2
54
Distinga entre un espectro continuo y
un espectro de líneas.
2
2.3.3
Explique la relación existente entre
las líneas del espectro de emisión del
hidrógeno y los niveles energéticos
de los electrones.
Obj.
3
Los alumnos deben ser capaces de dibujar un
diagrama de niveles energéticos, mostrar las
transiciones entre distintos niveles energéticos
y comprender que las líneas de los espectros
de líneas están directamente relacionadas con
dichas diferencias. Se espera una comprensión
de la convergencia. Se deben abordar series
en las regiones ultravioleta, visible e infrarrojo
del espectro. No se evaluarán los cálculos, el
conocimiento de los números cuánticos ni las
referencias históricas.
Objetivo general 7: pueden utilizarse
simulaciones interactivas del comportamiento de
los electrones en el átomo de hidrógeno.
2.3.4
Deduzca la distribución y
configuración electrónica de átomos
e iones con valores hasta Z = 20.
3
Por ejemplo, 2.8.7 o 2,8,7 para Z = 17.
TdC: la representación de un átomo produce una
imagen de un mundo invisible. ¿Qué formas de
conocimiento nos permiten acceder al mundo
microscópico?
Tema 3: Periodicidad (6 horas)
TdC: los primeros descubridores de los elementos lograron grandes avances en la química utilizando
aparatos rudimentarios, a menudo derivados de los utilizados en la pseudociencia de la alquimia. Podría
discutirse el trabajo de Lavoisier con el oxígeno, que invalidó la teoría del flogisto sobre el calor, como
ejemplo de cambio de paradigma.
Dimensión internacional: el descubrimiento de los elementos y su ordenación pone de manifiesto que,
gracias al intercambio de información, el progreso de la ciencia es un fenómeno transnacional.
3.1
La tabla periódica
1 hora
Obj.
Describa la distribución de los
elementos en la tabla periódica
en orden creciente de números
atómicos.
2
3.1.2
Distinga entre los términos grupo y
período.
2
3.1.3
Aplique la relación entre la
configuración electrónica de los
elementos y sus posiciones en la tabla
periódica hasta valores de Z = 20.
2
3.1.1
Los nombres y símbolos de los elementos están
en el Cuadernillo de datos de Química. No se
evaluará la historia de la tabla periódica.
TdC: podría destacarse la capacidad predictiva
de la tabla periódica de Mendeléyev, un ejemplo
de científico que asume riesgos.
El Cuadernillo de datos de Química muestra el
sistema de numeración de los grupos de la tabla
periódica. Los alumnos deben conocer también
la ubicación de los elementos de transición en la
tabla periódica.
55
3.1.4
3.2
Aplique la relación entre el número de
electrones presentes en el mayor nivel
energético ocupado de un elemento y
su posición en la tabla periódica.
Obj.
2
2 horas
Obj.
3.2.1
Defina los términos primera energía de
ionización y electronegatividad.
1
3.2.2
Describa y explique las pautas que
siguen los radios atómicos, radios
iónicos, primeras energías de
ionización, electronegatividades y
puntos de fusión de los metales
alcalinos ( Li  Cs ) y de los halógenos
( F I ) .
3
Los datos correspondientes a todas estas
propiedades están en el Cuadernillo de datos
de Química. Se explicarán las primeras cuatro
pautas desde el punto de vista del equilibrio
entre la atracción del núcleo por los electrones
y la repulsión entre electrones. No se requieren
explicaciones basadas en la carga nuclear
efectiva.
3.2.3
Describa y explique las pautas
de los radios atómicos, radios
iónicos, primeras energías de
ionización y electronegatividades
de los elementos a lo largo del tercer
período.
3
Objetivo general 7: pueden utilizarse bases de
datos y simulaciones para este fin.
3.2.4
Compare los valores de
electronegatividad relativa de dos
o más elementos basándose en sus
posiciones en la tabla periódica.
3
3.3
Propiedades químicas
3 horas
3.3.1
Discuta las semejanzas y diferencias
entre las propiedades químicas de los
elementos del mismo grupo.
Obj.
3
Se deben abordar las siguientes reacciones:
• metales alcalinos (Li, Na y K) con agua
• metales alcalinos (Li, Na y K) con halógenos
(Cl2, Br2 y I2)
• halógenos (Cl2, Br2 y I2) con iones haluro (Cl–,
Br– y I–).
3.3.2
56
Discuta los cambios de carácter, de
iónico a covalente y de básico a ácido,
de los óxidos a lo largo del tercer
período.
3
Se requieren las ecuaciones correspondientes
a las reacciones de Na2O, MgO, P4O10 y SO3 con
agua.
Objetivo general 8: muchas grandes industrias
y los motores de combustión producen óxidos
no metálicos. Estos gases ácidos ocasionan la
contaminación a gran escala de lagos y bosques,
así como la contaminación local en ciudades.
Tema 4: Enlaces (12 ½ horas)
4.1
Enlaces iónicos
2 horas
Obj.
4.1.1
Describa el enlace iónico como
atracción electrostática entre iones
con cargas opuestas.
2
4.1.2
Describa la formación de iones
mediante transferencia de electrones.
2
4.1.3
Deduzca qué iones se forman cuando
los elementos de los grupos 1, 2 y 3
pierden electrones.
3
4.1.4
Deduzca qué iones se forman cuando
los elementos de los grupos 5, 6 y 7
ganan electrones.
3
4.1.5
Indique que los metales de transición
pueden formar más de un ion.
1
4.1.6
Prediga si un compuesto formado por
dos elementos será iónico, basándose
en la posición de dichos elementos en
la tabla periódica o en sus valores de
electronegatividad.
3
4.1.7
Indique la fórmula de iones
poliatómicos comunes formados
por elementos no metálicos de los
períodos 2 y 3.
1
CO3 , PO4 , NH4 ,
Ejemplos: NO3− , OH–, SO2−
4 ,
HCO3− .
4.1.8
Describa la estructura reticular de los
compuestos iónicos.
2
Los alumnos deben ser capaces de describir la
estructura del cloruro de sodio como ejemplo de
estructura reticular iónica.
4.2
Incluya ejemplos como el Fe2+ y Fe3+.
2–
3−
+
Enlaces covalentes
6 horas
Obj.
4.2.1
Describa el enlace covalente como la
atracción electrostática entre un par
de electrones y los núcleos con carga
positiva.
2
Se deben considerar los enlaces simple y
múltiple. Deben incluirse los ejemplos siguientes:
O2, N2, CO2, HCN, C2H4 (eteno) y C2H2 (etino).
4.2.2
Describa la formación del enlace
covalente como consecuencia de
compartir electrones.
2
Se requieren los enlaces covalentes dativos.
+
Ejemplos: CO, NH4 y H3O+.
4.2.3
Deduzca las estructuras de Lewis
(o de representación de electrones
mediante puntos) de moléculas
e iones de hasta cuatro pares de
electrones por átomo.
Obj.
3
Un par de electrones se puede representar
mediante puntos, cruces, una combinación de
puntos y cruces o una línea. Por ejemplo, el cloro
se puede representar del modo siguiente:
Cl
Cl
o bien
Cl
Cl
o bien
Cl
Cl
o bien
Cl
Cl
Nota: Cl–Cl no es una estructura de Lewis.
4.2.4
Indique y explique la relación
existente entre el número de enlaces,
la longitud de enlace y la fuerza del
enlace.
3
La comparación debe incluir la longitud y fuerza
de enlaces de:
• dos átomos de carbono unidos por enlace
simple, doble y triple
• el átomo de carbono y los dos átomos de
oxígeno en el grupo carboxilo de un ácido
carboxílico.
4.2.5
Prediga si un compuesto formado
por dos elementos será covalente,
basándose en la posición de dichos
elementos en la tabla periódica o en
sus valores de electronegatividad.
3
4.2.6
Prediga la polaridad relativa de los
enlaces basándose en los valores de
electronegatividad.
3
Objetivo general 7: pueden utilizarse
simulaciones para este fin.
4.2.7
Prediga la forma y los ángulos de
enlace de especies con cuatro, tres y
dos centros de carga negativa en el
átomo central aplicando la teoría de
la repulsión del par electrónico de
valencia (TRPEV).
3
Deben incluirse los ejemplos siguientes: CH4, NH3,
H2O, NH4+, H3O+, BF3, C2H4, SO2, C2H2 y CO2.
4.2.8
Prediga si una molécula es polar o no
basándose en su forma molecular y
en las polaridades de sus enlaces.
3
4.2.9
Describa y compare la estructura y
los enlaces de las tres estructuras
alotrópicas del carbono (el diamante,
el grafito y el fulereno C60).
3
4.2.10
Describa la estructura y los enlaces
del silicio y del dióxido de silicio.
2
58
Objetivo general 7: existen simulaciones para
el estudio de las estructuras tridimensionales de
estas especies y de las estructuras mencionadas
en 4.2.9 y 4.2.10.
4.3
Fuerzas intermoleculares
2 horas
Obj.
4.3.1
Describa los tipos de fuerzas
intermoleculares (atracciones entre
moléculas con dipolos temporales,
dipolos permanentes o enlaces de
hidrógeno) y explique su origen en la
estructura molecular.
3
Puede utilizarse el término fuerzas de van
der Waals para describir la interacción entre
moléculas no polares.
4.3.2
Describa y explique cómo afectan las
fuerzas intermoleculares al punto de
ebullición de las sustancias.
3
La presencia de enlaces de hidrógeno puede
ilustrarse comparando:
• HF y HCl
• H2O y H2S
• NH3 y PH3
• CH3OCH3 y CH3CH2OH
• CH3CH2CH3, CH3CHO y CH3CH2OH.
4.4
Enlaces metálicos
½ hora
Obj.
4.4.1
Describa el enlace metálico como la
atracción electrostática entre una
retícula de cationes y electrones
deslocalizados.
2
4.4.2
Explique la conductividad eléctrica y
la maleabilidad de los metales.
3
4.5
Objetivo general 8: los alumnos deben
comprender la importancia económica de estas
propiedades y la repercusión que ha tenido en el
mundo la producción a gran escala de hierro y de
otros metales.
2 horas
4.5.1
Compare y explique las propiedades
de sustancias en función de los
distintos tipos de enlaces.
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Obj.
3
Deben citarse los ejemplos siguientes:
temperaturas de fusión y ebullición, volatilidad,
conductividad eléctrica y solubilidad en
solventes polares y no polares.
59
Tema 5: Energía de las reacciones químicas (8 horas)
5.1
Reacciones exotérmicas y endotérmicas
1 hora
Obj.
5.1.1
Defina los términos reacción
exotérmica, reacción endotérmica y
variación de entalpía estándar de
reacción ( ∆ H Ö ) .
1
5.1.2
Indique que la combustión y
la neutralización son procesos
exotérmicos.
1
5.1.3
Aplique la relación existente entre
la variación de temperatura y la
variación de entalpía de una reacción
con su clasificación como exotérmica
o endotérmica.
2
5.1.4
Deduzca, a partir de un diagrama
entálpico, la estabilidad relativa de
reactivos y productos, y el signo de la
variación de entalpía de una reacción.
3
5.2
La variación de entalpía estándar es el calor
transferido en condiciones estándar: presión
101,3 kPa, temperatura 298 K. Sólo es posible
medir ∆H, no H para los estados inicial o final del
sistema.
Cálculo de variaciones de entalpía
3 horas
Obj.
5.2.1
Calcule la variación de energía
calorífica que se produce al modificar
la temperatura de una sustancia pura.
2
Los alumnos deben ser capaces de calcular la
variación de energía calorífica de una sustancia si
conocen su masa y calor específico y la variación
de la temperatura, utilizando la ecuación
q = mcΔT.
5.2.2
Diseñe procedimientos
experimentales adecuados para
medir las variaciones de energía
calorífica de reacciones químicas.
3
Los alumnos deben considerar las reacciones en
solución acuosa y las reacciones de combustión.
No se evaluará el uso del calorímetro de bomba
ni la calibración de calorímetros.
fin registradores de datos y bases de datos.
5.2.3
Calcule la variación de entalpía
de una reacción utilizando datos
experimentales de variaciones de
temperatura, cantidades de reactivos
y masa de agua.
2
5.2.4
Evalúe los resultados de los
experimentos para determinar las
variaciones de entalpía.
3
Los alumnos deben conocer las suposiciones
planteadas y los errores debidos a la pérdida de
calor.
TdC: ¿qué criterios aplicamos para juzgar si las
discrepancias entre los valores experimentales
y los teóricos se deben a limitaciones del
experimento o a las suposiciones teóricas
planteadas?
60
5.3
Ley de Hess
2 horas
5.3.1
Obj.
3
Determine la variación de entalpía de
una reacción resultante de sumar dos
o tres reacciones cuyas variaciones de
entalpía se conocen.
Los alumnos deben ser capaces de utilizar ciclos
entálpicos sencillos y diagramas entálpicos y de
manejar las ecuaciones. No se requiere que los
alumnos enuncien la ley de Hess.
TdC: este ejemplo de la conservación de la
energía es ilustrativo de la unificación de ideas de
diferentes disciplinas científicas.
5.4
Entalpías de enlace
2 horas
Obj.
5.4.1
Defina el término entalpía media de
enlace.
1
5.4.2
Explique, desde el punto de vista
de las entalpías de enlace medias,
por qué algunas reacciones son
exotérmicas y otras son endotérmicas.
3
Tema 6: Cinética (5 horas)
6.1
Velocidad de reacción
2 horas
Obj.
6.1.1
Defina el término velocidad de
reacción.
1
6.1.2
Diseñe procedimientos
experimentales adecuados para
medir velocidades de reacción.
2
registradores de datos para obtener datos y
elaborar gráficas.
TdC: debe hacerse hincapié en la naturaleza
empírica del tema. Los resultados experimentales
pueden apoyar la teoría pero no demostrarla.
6.1.3
Analice los datos obtenidos en
experimentos de velocidad.
Los alumnos deben conocer las gráficas de
variación de la concentración, el volumen o la
masa en función del tiempo.
61
6.2
Teoría de las colisiones
3 horas
Obj.
6.2.1
Describa la teoría cinética desde el
punto de vista del movimiento de
partículas cuya energía media es
proporcional a la temperatura en
kelvin.
2
6.2.2
Defina el término energía de
activación, Ea.
1
6.2.3
Describa la teoría de las colisiones.
2
Los alumnos deben saber que la velocidad de
reacción es función de:
• la frecuencia de las colisiones
• el número de partículas con E ≥ Ea
• la orientación o geometría de colisión
adecuada.
6.2.4
Prediga y explique, utilizando
la teoría de las colisiones, los
efectos cualitativos del tamaño de
las partículas, la temperatura, la
concentración y la presión sobre la
velocidad de una reacción.
3
simulaciones interactivas a modo ilustrativo.
6.2.5
Esquematice y explique
cualitativamente las curvas
de distribución de energía de
Maxwell–Boltzmann para diferentes
temperaturas y sus repercusiones
en los cambios de la velocidad de
reacción.
3
Los alumnos deben ser capaces de explicar
por qué la superficie que encierra la curva es
constante y no cambia con la temperatura.
6.2.6
Describa el efecto de un catalizador
sobre una reacción química.
2
6.2.7
Esquematice y explique las curvas de
Maxwell–Boltzmann de reacciones
con o sin catalizador.
3
simulaciones interactivas a modo ilustrativo.
Tema 7: Equilibrio (5 horas)
7.1
Equilibrio dinámico
1 hora
7.1.1
62
Resuma las características de los
sistemas químicos y físicos en estado
de equilibrio.
Obj.
2
fin hojas de cálculo y simulaciones.
7.2
La posición de equilibrio
4 horas
Obj.
7.2.1
Deduzca la expresión de la constante
de equilibrio (Kc) de la ecuación de
una reacción homogénea.
3
Considere gases, líquidos y soluciones acuosas.
7.2.2
Deduzca el grado de conversión
de reactivos en productos a partir
de la magnitud de su constante de
equilibrio.
3
Cuando Kc >> 1, la reacción llega casi a
completarse.
Aplique el principio de Le Chatelier
para predecir los efectos cualitativos
de variaciones de temperatura,
presión y concentración sobre la
posición de equilibrio y el valor de la
constante de equilibrio.
2
7.2.4
Indique y explique qué efecto
produce un catalizador sobre una
reacción en equilibrio.
3
7.2.5
Aplique los conceptos de cinética y
equilibrio a procesos industriales.
2
7.2.3
Cuando Kc << 1, la reacción apenas transcurre.
No se requiere que los alumnos enuncien el
principio de Le Chatelier.
Objetivo general 7: existen simulaciones
que ilustran el comportamiento de sistemas en
equilibrio.
Son ejemplos adecuados los procesos de Haber
y de contacto.
Objetivo general 8: podría incluirse un estudio
del proceso de Fritz Haber para debatir la función
de los científicos en la sociedad.
Tema 8: Ácidos y bases (6 horas)
8.1
Teorías de los ácidos y bases
2 horas
Obj.
8.1.1
Defina ácidos y bases según las teorías
de Brønsted–Lowry y de Lewis.
1
8.1.2
Deduzca si una especie química
puede actuar o no como ácido o base
de Brønsted–Lowry o de Lewis.
3
8.1.3
Deduzca la fórmula del ácido (o base)
conjugado de cualquier base (o ácido)
de Brønsted–Lowry.
3
TdC: discuta las ventajas de utilizar diferentes
teorías para explicar el mismo fenómeno. ¿Qué
relación hay entre profundidad y sencillez?
Los alumnos deben especificar claramente la
ubicación del protón transferido, por ejemplo,
CH3COOH/CH3COO – y no C2H4O2/C2H3O2–.
63
8.2
Propiedades de los ácidos y bases
1 hora
8.2.1
Resuma las propiedades
características de los ácidos y bases
en solución acuosa.
Obj.
2
Deben incluirse las bases que no son hidróxidos,
como el amoníaco, los carbonatos solubles y los
hidrogenocarbonatos.
Los álcalis son bases que se disuelven en agua.
Los alumnos deben considerar los efectos sobre
los indicadores y las reacciones de los ácidos con
bases, metales y carbonatos.
8.3
Ácidos y bases fuertes y débiles
2 horas
Enunciados de evaluación
Obj.
8.3.1
Distinga entre ácidos y bases fuertes
y débiles, desde el punto de vista de
su grado de disociación, reacción con
agua y conductividad eléctrica.
2
Objetivo general 8: aunque las disoluciones
de acidez baja son relativamente seguras, a largo
plazo pueden causar daños. Los alumnos pueden
considerar los efectos de los depósitos ácidos
sobre los edificios de piedra caliza y los seres
vivos.
8.3.2
Indique si un ácido o una base dados
son fuertes o débiles.
1
Los alumnos deben considerar el ácido
clorhídrico, el ácido nítrico y el ácido sulfúrico
como ejemplos de ácidos fuertes, y los ácidos
carboxílicos y el ácido carbónico (dióxido de
carbono acuoso) como ejemplos de ácidos
débiles.
Los alumnos deben considerar todos los
hidróxidos del grupo 1 y el hidróxido de bario
como ejemplos de bases fuertes, y el amoníaco y
las aminas como bases débiles.
8.3.3
8.4
Distinga entre ácidos y bases fuertes
y débiles, y determine la acidez o
basicidad relativa de ácidos y bases
utilizando datos experimentales.
2
La escala de pH
1 hora
Obj.
8.4.1
Distinga entre soluciones acuosas
ácidas, neutras o básicas, utilizando la
escala de pH.
2
8.4.2
Identifique, entre dos o más
soluciones acuosas, cuál es más ácida
o alcalina, a tenor de su pH.
2
64
Los alumnos deben familiarizarse con el uso del
pehachímetro y el indicador universal.
8.4.3
8.4.4
Obj.
Indique que cada variación de
una unidad de pH representa una
variación décupla (de diez veces) de
la concentración de ion hidrógeno
[H+(aq)].
1
Deduzca las variaciones de [H+(aq)]
cuando el pH de una solución varía en
más de una unidad de pH.
3
Relacione el valor entero de pH a la [H+(aq)]
expresada como potencia de 10.
No se requieren cálculos de pH a partir de
[H+(aq)].
TdC: podría discutirse la distinción entre las
escalas artificial y natural.
Objetivo general 8: podría incluirse un estudio
de los efectos de pequeñas variaciones del pH en
medios naturales.
Tema 9: Oxidación y reducción (7 horas)
Objetivo general 8: la revolución industrial fue la consecuencia de la producción en masa de hierro
mediante un proceso de reducción. No obstante, el hierro revierte de forma espontánea a una forma
oxidada. ¿Qué precio continuamos pagando hoy en día, en cuanto a consumo de energía y residuos, por
elegir un metal tan propenso a la oxidación y por qué se eligió este metal?
9.1
Introducción a la oxidación y reducción
2 horas
Obj.
9.1.1
Defina oxidación y reducción desde
el punto de vista de la pérdida o
ganancia de electrones.
1
9.1.2
Deduzca el número de oxidación de
un elemento en un compuesto.
3
Los números de oxidación deben estar formados
por un signo (+ o –) y un número; por ejemplo, el
del Mn en el KMnO4 es +7.
TdC: ¿los números de oxidación son “reales”?
9.1.3
Indique los nombres de los
compuestos indicando los números
de oxidación.
1
En los nombres de los compuestos, los números
de oxidación se representan con números
romanos; por ejemplo: óxido de hierro(II), óxido
de hierro(III).
TdC: la química ha desarrollado un lenguaje
sistemático que ha hecho obsoletos los nombres
anteriores. ¿Qué ventajas e inconvenientes ha
tenido este proceso?
9.1.4
Deduzca, en diversas reacciones, si
un elemento se oxida o se reduce,
basándose en los números de
oxidación.
65
9.2
Ecuaciones rédox
1 hora
Obj.
9.2.1
Deduzca semiecuaciones de
oxidación y reducción sencillas, dadas
las especies químicas que intervienen
en una reacción rédox.
3
9.2.2
Deduzca ecuaciones rédox basándose
en las semiecuaciones.
3
9.2.3
Defina los términos agente oxidante y
agente reductor.
1
9.2.4
Identifique los agentes oxidantes y
reductores en ecuaciones rédox.
2
9.3
Deben utilizarse, en caso necesario, H+ y H2O para
ajustar las semiecuaciones en solución ácida. No
se evaluará el ajuste de ecuaciones de reacciones
en solución alcalina.
Reactividad
1 hora
Obj.
9.3.1
Deduzca una serie de reactividad
basándose en las propiedades
químicas de un grupo de agentes
oxidantes y reductores.
3
Se incluyen como ejemplos las reacciones de
desplazamiento entre metales y halógenos. No se
evaluarán los potenciales estándar de electrodo.
9.3.2
Deduzca la factibilidad de una
reacción rédox a partir de una serie de
reactividad dada.
3
No se espera que los alumnos recuerden una
serie de reactividad específica.
9.4
Pilas voltaicas
1 hora
Obj.
9.4.1
Explique cómo se utiliza una reacción
rédox para producir electricidad en
una pila voltaica.
3
9.4.2
Indique que la oxidación se produce
en el electrodo negativo (ánodo) y
la reducción en el electrodo positivo
(cátodo).
1
66
Se debe incluir un diagrama que muestre el
modo en que pueden conectarse dos semipilas
mediante un puente salino. Ejemplos de
semipilas: Mg, Zn, Fe y Cu en soluciones de sus
iones.
9.5
Celdas electrolíticas
2 horas
Obj.
9.5.1
Describa, mediante un diagrama, los
componentes fundamentales de una
celda electrolítica.
2
9.5.2
Indique que la oxidación se produce
en el electrodo positivo (ánodo) y la
reducción en el electrodo negativo
(cátodo).
1
9.5.3
Describa cómo se conduce la
corriente a través de una celda
electrolítica.
2
9.5.4
Deduzca los productos de la
electrólisis de una sal fundida.
3
El diagrama debe incluir la fuente de corriente
eléctrica y los conductores, los electrodos
positivo y negativo y el electrolito.
Se evaluarán las semiecuaciones que muestran la
formación de productos en cada electrodo.
Objetivo general 8: este proceso (que
requirió el descubrimiento de la electricidad)
ha permitido obtener metales reactivos, como
el aluminio, de sus menas. A su vez, esto ha
permitido dar nuevos pasos en la ingeniería y la
tecnología que han mejorado nuestra calidad
de vida. A diferencia del hierro, el aluminio no es
propenso a la corrosión y es uno de los materiales
que está sustituyendo al hierro en muchas de sus
aplicaciones.
Tema 10: Química orgánica (12 horas)
Dimensión internacional, objetivo general 8: hoy en día, posiblemente estemos comenzando a
experimentar las consecuencias de la utilización de los combustibles fósiles como fuente principal de
energía. Dada la versatilidad de la química del carbono, pueden obtenerse de los combustibles fósiles una
amplia gama de productos. Se plantea, por consiguiente, la cuestión de si no serán demasiado valiosos para
quemarlos.
10.1
Introducción
4 horas
Obj.
10.1.1
Describa las características de una
serie homóloga.
2
10.1.2
Prediga y explique las tendencias con
respecto a los puntos de ebullición de
los miembros de una serie homóloga.
3
Incluya las siguientes características: misma
fórmula general, los miembros vecinos se
diferencian en un grupo CH2, propiedades
químicas semejantes y gradación de las
propiedades físicas.
67
10.1.3
Distinga entre las fórmulas empírica,
molecular y estructural.
Obj.
2
Una fórmula estructural se caracteriza por
mostrar de forma inequívoca el modo en que
están ordenados los átomos.
Una fórmula estructural completa (llamada a
veces fórmula gráfica o fórmula desarrollada)
muestra todos los átomos y enlaces; por ejemplo,
la del hexano es:
H
H
H
H
H
H
H
C
C
C
C
C
C
H
H
H
H
H
H
H
En una fórmula estructural condensada pueden
omitirse los enlaces entre átomos y los grupos
idénticos pueden mostrarse agrupados, entre
paréntesis; por ejemplo, en el caso del hexano:
CH3CH2CH2CH2CH2CH3  o  CH3(CH2)4CH3.
En las fórmulas estructurales condensadas puede
utilizarse la letra R para representar un grupo
alquilo y el símbolo
para representar el anillo
de benceno.
Aunque en el Cuadernillo de datos de Química se
utilizan fórmulas simplificadas para representar
estructuras más complejas, dichas fórmulas no se
aceptarán como respuestas en los exámenes.
TdC: la utilización de las diferentes fórmulas
ilustra el valor de los diferentes modelos con
diferentes grados de detalle.
10.1.4
Describa los isómeros estructurales
como compuestos con la misma
fórmula molecular pero con
diferentes distribuciones de los
átomos.
2
No es preciso distinguir entre diferentes tipos de
isomería estructural, como la isomería de cadena
y de posición y la isomería de grupo funcional.
En los temas troncales no es preciso conocer la
estereoisomería.
10.1.5
Deduzca las fórmulas estructurales de
los isómeros de los alcanos no cíclicos
hasta C6.
3
Incluya isómeros de cadena lineal y de cadena
ramificada.
10.1.6
Aplique las normas de la IUPAC sobre
nomenclatura de los isómeros de los
alcanos no cíclicos hasta C6.
2
TdC: esto podría discutirse como ejemplo del
uso del lenguaje químico como instrumento para
clasificar y distinguir entre estructuras diferentes.
10.1.7
Deduzca las fórmulas estructurales
de los isómeros de los alquenos de
cadena lineal hasta C6.
3
10.1.8
Aplique las normas de la IUPAC sobre
nomenclatura de los isómeros de los
alquenos de cadena lineal hasta C6.
2
No se requiere distinguir entre los isómeros cis y
trans.
10.1.9
Deduzca las fórmulas estructurales
de compuestos que contengan hasta
seis átomos de carbono con uno de
los siguientes grupos funcionales:
alcohol, aldehído, cetona, ácido
carboxílico y haluro.
3
En las fórmulas estructurales condensadas
pueden utilizarse: OH, CHO, CO, COOH y F/Cl/Br/I.
68
Obj.
10.1.10
Aplique las normas de la IUPAC para
nombrar compuestos que contengan
hasta seis átomos de carbono con uno
de los siguientes grupos funcionales:
alcohol, aldehído, cetona, ácido
carboxílico y haluro.
2
10.1.11
Identifique los grupos funcionales
siguientes presentes en fórmulas
estructurales: amino (NH2), anillo
bencénico (
) y ésteres (RCOOR).
2
10.1.12
Identifique los átomos de carbono
primarios, secundarios y terciarios en
alcoholes y haluros de alquilo.
2
10.1.13
Discuta la volatilidad y la solubilidad
en agua de compuestos que
contienen los grupos funcionales
enumerados en 10.1.9.
3
10.2
Los calificativos primario, secundario y terciario
pueden aplicarse también a las moléculas que
contienen estos átomos de carbono.
Alcanos
2 horas
Obj.
10.2.1
Explique la baja reactividad de los
alcanos en función de las entalpías de
enlace y la polaridad de los enlaces.
3
10.2.2
Describa, con ecuaciones, la
combustión completa e incompleta
de los alcanos.
2
10.2.3
Describa, con ecuaciones, las
reacciones del metano y el etano con
el cloro y el bromo.
2
10.2.4
Explique las reacciones del metano y
el etano con el cloro y el bromo por
medio del mecanismo de radicales
libres.
3
Debe hacerse referencia a la fisión homolítica
y a las etapas de iniciación, propagación y
terminación de la reacción.
No se requiere utilizar el sistema de
representación del movimiento de electrones
individuales mediante semiflechas. Las fórmulas
de los radicales libres deben incluir el símbolo de
radical, por ejemplo: Cl• .
69
10.3
Alquenos
2 horas
Obj.
10.3.1
reacciones de los alquenos con el
hidrógeno y los halógenos.
2
10.3.2
reacciones de los alquenos simétricos
con haluros de hidrógeno y agua.
2
10.3.3
Distinga entre alcanos y alquenos
utilizando agua de bromo.
2
10.3.4
Resuma la polimerización de los
alquenos.
2
Incluya la formación del poli(eteno), el
poli(cloroeteno) y el poli(propeno) como
ejemplos de polímeros de adición.
Incluya la identificación de la unidad que se
repite, por ejemplo, –(– CH –CH –) – en el caso
2
2
n
del poli(eteno).
10.3.5
10.4
Resuma la importancia económica de
las reacciones de los alquenos.
2
Objetivo general 8: incluya la hidrogenación
de aceites vegetales en la elaboración de
margarina, la hidratación del eteno en la
elaboración del etanol y la polimerización en la
elaboración de plásticos.
Alcoholes
1 hora
Obj.
10.4.1
combustión completa de los
alcoholes.
2
10.4.2
reacciones de oxidación de los
alcoholes.
2
Un agente oxidante adecuado es el dicromato(VI)
de potasio en medio ácido.
Las ecuaciones pueden ajustarse utilizando
el símbolo [O] para representar el oxígeno
proporcionado por el agente oxidante.
Incluya las diferentes condiciones necesarias
para obtener buenos rendimientos de diferentes
productos; es decir, si se trata de un aldehído,
eliminando el producto por destilación a medida
que se forma y, si se trata de un ácido carboxílico,
calentando a reflujo.
10.4.3
70
Determine los productos formados
por la oxidación de los alcoholes
primarios y secundarios.
3
Suponga que el dicromato(VI) de potasio no
oxida a los alcoholes terciarios.
10.5
Haluros de alquilo
2 horas
Obj.
10.5.1
reacciones de sustitución de los
haluros de alquilo con hidróxido de
sodio.
2
Objetivo general 7: existen simulaciones
disponibles para este fin.
10.5.2
Explique las reacciones de sustitución
de los haluros de alquilo con
hidróxido de sodio por medio de
mecanismos SN1 y SN2.
3
Se debe hacer referencia a la fisión heterolítica.
Deben utilizarse flechas curvadas para
representar el movimiento de pares de
electrones.
El mecanismo predominante en el caso de los
haluros de alquilo terciarios es el SN1 y en el caso
de los haluros de alquilo primarios es el SN2.
Ambos mecanismos se producen en los haluros
de alquilo secundarios.
10.6
Rutas de reacción
1 hora
10.6.1
Deduzca rutas de reacción, dados los
materiales de partida y el producto.
Obj.
3
No se evaluarán conversiones con más de dos
etapas.
Deben incluirse los reactivos, las condiciones y las
ecuaciones.
Por ejemplo, la conversión de 2‑buteno a
butanona puede realizarse en dos etapas: el
2‑buteno puede calentarse con vapor y un
catalizador para formar 2‑butanol, que puede a
continuación oxidarse mediante calentamiento
con dicromato(VI) de potasio acidificado para
formar butanona.
En el esquema siguiente se resumen los tipos de compuestos y de reacciones incluidos en el presente
tema:
alcano
dihaluro de alquilo
triahaluro de alquilo
tetrahaluro de alquilo
alqueno
poli(alqueno)
aldehído
ácido carboxílico
M
haluro de alquilo
M
alcohol
cetona
M = mecanismo requerido
Tema 11: Mediciones y procesamiento de datos
(2 horas)
11.1
Incertidumbre y error en las mediciones
1 hora
Obj.
11.1.1
Describa y dé ejemplos de
incertidumbres aleatorias y de errores
sistemáticos.
2
11.1.2
Distinga entre precisión y exactitud.
2
Una medición puede realizarse con gran
precisión y, no obstante, ser inexacta (por
ejemplo, si se toma como lectura de una pipeta o
cilindro graduado el nivel superior del menisco).
11.1.3
Describa cómo reducir los efectos de
las incertidumbres aleatorias.
2
Los alumnos deben saber que repitiendo las
mediciones se reducen las incertidumbres
aleatorias, pero no los errores sistemáticos.
11.1.4
Indique la incertidumbre aleatoria en
forma de intervalo de incertidumbre
(±).
1
11.1.5
Indique los resultados de cálculos
con el número correcto de cifras
significativas.
1
72
El número de cifras significativas de cualquier
resultado debe ser reflejo del número de cifras
significativas de los datos de partida.
11.2
Incertidumbres de los resultados
½ hora
Obj.
11.2.1
Indique la incertidumbre de forma
absoluta y porcentual.
1
11.2.2
Determine las incertidumbres de los
resultados.
3
11.3
Sólo se pide un tratamiento sencillo. En
el caso de sumas y restas, se suman las
incertidumbres absolutas. Si se trata de
productos, cocientes y potencias, se suman las
incertidumbres porcentuales. Si la incertidumbre
correspondiente a una cantidad es mucho mayor
que la de las restantes, puede considerarse que la
incertidumbre aproximada del resultado es la de
dicha cantidad.
Técnicas gráficas
½ hora
TdC: utilidad de las gráficas para proporcionar interpretaciones convincentes de la realidad.
Obj.
11.3.1
Esquematice gráficamente relaciones
de dependencia entre variables
e interprete el comportamiento
descrito en una gráfica.
3
Los alumnos deben ser capaces de dar una
interpretación física cualitativa de una gráfica
y determinar, por ejemplo, si las variables son
proporcionales o inversamente proporcionales.
11.3.2
Construya gráficas a partir de datos
experimentales.
3
Para ello, deberá elegir los ejes y la escala, y
representar los puntos en la gráfica.
programas de generación de gráficas.
11.3.3
Dibuje líneas de ajuste óptimo a los
puntos de una gráfica.
1
Puede tratarse de curvas o de líneas rectas.
11.3.4
Determine valores de cantidades
físicas a partir de gráficas.
3
Incluya la medición e interpretación de la
pendiente (gradiente), indicando las unidades
correspondientes a dichas cantidades.
Química
TANS
Tema 12: Estructura atómica (3 horas)
12.1
Configuración electrónica
3 horas
Obj.
12.1.1
Explique que los datos científicos
correspondientes a las primeras
energías de ionización de los
diferentes períodos demuestran
la existencia de niveles de energía
principales y subniveles en los
átomos.
3
TdC: ¿qué formas de conocimiento utilizamos
para interpretar los datos indirectos? ¿Sabemos
que existen los niveles de energía o lo creemos?
12.1.2
Explique la relación entre los datos
de energías de ionización sucesivas
y la configuración electrónica de un
átomo.
3
fin hojas de cálculo, bases de datos y programas
de modelización.
12.1.3
Indique las energías relativas de los
orbitales s, p, d y f en un mismo nivel
energético.
1
simulaciones para este fin.
12.1.4
Indique el número máximo de
orbitales que puede haber en un nivel
energético dado.
1
12.1.5
Dibuje la forma de un orbital s y las
formas de los px, py y pz.
1
TdC: el desmoronamiento de los conceptos
clásicos de posición y momento es otro ejemplo
de las limitaciones de la experiencia cotidiana.
La necesidad de aplicar una visión probabilística
en la escala atómica pone de manifiesto que el
conocimiento humano es, en último término,
limitado.
12.1.6
Aplique el principio de Aufbau,
la regla de Hund y el principio de
exclusión de Pauli para determinar
las configuraciones electrónicas de
átomos e iones con valores de Z de
hasta 54.
2
Para Z = 23, la configuración electrónica
completa es 1s22s22p63s23p64s23d3 y la
configuración electrónica abreviada es [Ar]4s23d3
o [Ar]3d34s2. Deben conocerse las excepciones
del principio correspondientes al cobre y al
cromo. Los alumnos deben conocer el sistema de
representación del spin del electrón en un orbital
mediante una flecha en un cuadro.
74
Tema 13: Periodicidad (4 horas)
13.1
Variaciones en el tercer período
2 horas
13.1.1
13.1.2
13.2
Obj.
Explique los estados físicos
(en condiciones estándar) y la
conductividad eléctrica (en el estado
fundido) de los cloruros y óxidos de
los elementos del tercer período en
función de sus enlaces y su estructura.
3
Describa las reacciones del cloro y los
cloruros mencionados en 13.1.1 con
agua.
2
Incluya los siguientes óxidos y cloruros:
• Óxidos: Na2O, MgO, Al2O3, SiO2, P4O6 y P4O10,
SO2 y SO3, Cl2O y Cl2O7
• Cloruros: NaCl, MgCl2, Al2Cl6, SiCl4, PCl3 y PCl5, y
Cl2
Elementos del bloque d de la primera fila
2 horas
Obj.
13.2.1
Enumere las propiedades
características de los elementos de
transición.
1
13.2.2
Explique por qué el Sc y el Zn no se
consideran elementos de transición.
3
13.2.3
Explique por qué los iones de los
elementos de transición tienen
números de oxidación variables.
3
13.2.4
Defina el término ligando.
1
13.2.5
Describa y explique la formación
de complejos de los elementos del
bloque d.
3
Incluya los siguientes: [Fe(H2O)6]3+, [Fe(CN)6]3–,
[CuCl4]2– y [Ag(NH3)2]+. Sólo se requieren los
ligandos monodentados.
13.2.6
Explique por qué algunos de
los complejos del bloque d son
coloreados.
3
Sólo es necesario que los alumnos sepan que
en los complejos el subnivel d se separa en dos
conjuntos de orbitales de diferente energía y que
la transición electrónica que se produce entre
ellos es la responsable de su coloración.
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Deben citarse como ejemplos la variabilidad
del número de oxidación, la formación de
iones complejos, la existencia de compuestos
coloreados y las propiedades catalíticas.
Los alumnos deben saber que todos los
elementos de transición pueden tener un
número de oxidación de +2. Además, deben
conocer los números de oxidación de los
elementos siguientes: Cr (+3, +6), Mn (+4, +7), Fe
(+3) y Cu (+1).
75
13.2.7
Obj.
Indique ejemplos de la acción
catalítica de los elementos de
transición y sus compuestos.
1
Deben incluirse los ejemplos siguientes:
• MnO2 en la descomposición del peróxido de
hidrógeno
• V2O5 en el proceso de contacto
• Fe en el proceso Haber y en el hemo
• Ni en la transformación de alquenos en
alcanos
• Co en la vitamina B12
• Pd y Pt en convertidores catalíticos.
No se evaluarán los mecanismos de acción.
13.2.8
los catalizadores en los procesos de
contacto y de Haber.
2
Objetivo general 8
Tema 14: Enlaces (5 horas)
14.1
Forma de las moléculas y los iones
1 hora
14.1.1
14.2
Prediga la forma y los ángulos de
enlace de especies con cinco y seis
centros de carga negativa aplicando
la TRPEV.
Obj.
3
Deben incluirse los ejemplos siguientes: PCl5, SF6,
XeF4 y PF6–.
Objetivo general 7: se dispone de simulaciones
interactivas para ilustrar este punto.
Hibridación
2 horas
14.2.1
Describa los enlaces σ y π.
Obj.
2
La descripción debe incluir:
• enlaces σ que resultan del solapamiento axial
de orbitales
• enlaces π que resultan del solapamiento
lateral de orbitales p paralelos
• enlaces dobles formados por un enlace σ y un
enlace π
• enlaces triples formados por un enlace σ y dos
enlaces π.
14.2.2
14.2.3
76
Explique la hibridación desde el
punto de vista de la combinación de
orbitales atómicos que genera nuevos
orbitales para la formación de enlaces.
3
Identifique y explique las relaciones
entre las estructuras de Lewis, las
formas moleculares y los tipos de
hibridación (sp, sp2 y sp3).
3
Los alumnos considerarán la hibridación sp, sp2 y
sp3, y las formas y orientación de estos orbitales.
TdC: ¿la hibridación es un proceso real o un
artificio matemático?
Los alumnos deben considerar ejemplos de la
química inorgánica y de la química orgánica.
14.3
Deslocalización electrónica
2 horas
14.3.1
Describa la deslocalización de
electrones π y explique la estructura
de algunas especies utilizando este
concepto.
Obj.
3
Deben incluirse los ejemplos siguientes: NO3–,
–
NO2–, CO2−
3 , O3, RCOO y benceno.
TdC: Kekulé afirmó que la inspiración sobre la
estructura cíclica del benceno le llegó en un
sueño. ¿Qué función desempeñan las formas
menos racionales de conocimiento en la
adquisición de conocimientos científicos? ¿Qué
distingue una hipótesis científica de una no
científica: su origen o el modo de comprobar su
validez?
(8 horas)
15.1
Variaciones de entalpía estándar de una reacción
1 ½ horas
Obj.
15.1.1
Defina y aplique los términos estado
estándar, variación de entalpía
estándar de formación (∆Hf Ö ) y
variación de entalpía estándar de
combustión (∆Hc Ö ) .
2
15.1.2
Determine la variación de entalpía de
una reacción utilizando las variaciones
de entalpía estándar de formación y
de combustión.
3
15.2
Ciclo de Born–Haber
2 ½ horas
Obj.
15.2.1
Defina y aplique los términos entalpía
de red y afinidad electrónica.
2
15.2.2
Explique cómo afectan a las entalpías
de red de diferentes compuestos
iónicos los tamaños relativos y las
cargas de los iones.
3
Los valores relativos de entalpía de red teórica
se incrementan al aumentar la carga iónica y
al disminuir el radio, debido al aumento de las
fuerzas de atracción.
77
Obj.
15.2.3
Construya un ciclo de Born–Haber
para los óxidos y cloruros de los
grupos 1 y 2, y utilícelo para calcular la
variación de la entalpía en un caso.
3
15.2.4
Discuta la diferencia entre los
valores teóricos y experimentales
de la entalpía de red de compuestos
iónicos, en relación con su carácter
covalente.
3
15.3
Una diferencia significativa entre los dos valores
indica carácter covalente.
Entropía
1 ½ horas
Obj.
15.3.1
Indique y explique los factores que
aumentan la entropía de un sistema.
3
15.3.2
Prediga si la variación de entropía (ΔS)
de una reacción o proceso dados será
positiva o negativa.
3
15.3.3
Calcule la variación de entropía
estándar de una reacción (∆S Ö ) a
partir de los valores de entropía
estándar (S Ö ) .
2
15.4
Espontaneidad
2 ½ horas
Obj.
15.4.1
Prediga si una reacción o proceso será
espontáneo basándose en el signo
que tenga ∆G Ö .
3
15.4.2
Ö
Calcule la ∆G de una reacción
mediante la ecuación:
2
∆G Ö = ∆H Ö− T∆S Ö
y utilizando los valores de variación
de energía libre estándar de
formación, ∆G f Ö .
15.4.3
Prediga el efecto de un cambio de
temperatura en la espontaneidad
de una reacción, basándose en las
variaciones de entropía estándar y
entalpía estándar y en la ecuación:
3
∆G Ö = ∆H Ö − T∆S Ö
78
Tema 16: Cinética (6 horas)
16.1
Ecuación de velocidad
3 horas
Obj.
16.1.1
Distinga entre los términos constante
de velocidad, orden global de la
reacción y orden de reacción con
respecto a un reactivo particular.
2
16.1.2
Deduzca la ecuación de velocidad
de una reacción a partir de datos
experimentales.
3
16.1.3
Resuelva problemas relacionados con
la ecuación de velocidad.
3
16.1.4
Esquematice, identifique y
analice representaciones gráficas
correspondientes a reacciones de
orden cero, de primer y de segundo
orden.
3
16.2
fin experimentos virtuales.
Los alumnos deben estar familiarizados tanto con
las gráficas de concentración–tiempo como con
las de velocidad–concentración.
Mecanismos de reacción
1 hora
Obj.
16.2.1
Explique que las reacciones pueden
constar de más de una etapa y que
la etapa más lenta determina la
velocidad de la reacción y se llama
etapa determinante de la velocidad
de la reacción.
3
16.2.2
Describa la relación entre mecanismo
de reacción, orden de reacción y
etapa determinante de la velocidad
de la reacción.
2
Sólo se evaluarán ejemplos de reacciones de
una o dos etapas de las que se proporcione el
mecanismo.
TdC: la correspondencia entre la ecuación de
velocidad y un mecanismo de reacción sugerido
sólo demuestra que dicho mecanismo es
posible. En cambio, la falta de correspondencia
demuestra que el mecanismo no es válido.
79
16.3
Energía de activación
2 horas
Obj.
16.3.1
Describa cualitativamente la relación
entre la constante de velocidad (k) y la
temperatura (T).
2
16.3.2
Determine valores de energía de
activación (Ea) a partir de la ecuación
de Arrhenius mediante un método
gráfico.
3
El Cuadernillo de datos de Química contiene la
ecuación de Arrhenius y su forma logarítmica. No
se evaluará el uso de ecuaciones simultáneas.
Tema 17: Equilibrio (4 horas)
17.1
Equilibrio líquido–vapor
2 horas
Obj.
17.1.1
Describa el equilibrio que se
establece entre un líquido y el vapor
correspondiente y cómo afectan
a dicho equilibrio los cambios de
temperatura.
2
17.1.2
Esquematice gráficamente la
relación entre la presión de vapor y la
temperatura y explique las gráficas en
función de la teoría cinética.
3
17.1.3
Indique y explique qué relación
existe entre entalpía de vaporización,
punto de ebullición y fuerzas
intermoleculares.
3
17.2
La ley de equilibrio
2 horas
17.2.1
80
Resuelva problemas de equilibrio
homogéneo utilizando la expresión
de Kc.
Obj.
3
No se evaluará el uso de ecuaciones cuadráticas.
Tema 18: Ácidos y bases (10 horas)
18.1
Cálculos con ácidos y bases
4 horas
Obj.
18.1.1
Indique la expresión de la constante
del producto iónico del agua (Kw).
1
18.1.2
Deduzca los valores de [H+(aq)] y [OH–
(aq)] del agua a distintas temperaturas
dados los valores de Kw.
3
18.1.3
Resuelva problemas relacionados con
la [H+(aq)], la [OH–(aq)], el pH y el pOH.
3
18.1.4
Indique la ecuación de la reacción de
cualquier ácido o base débil con agua
y deduzca las expresiones de Ka y Kb.
1
Sólo se evaluarán ejemplos que conlleven la
transferencia de un protón.
18.1.5
Resuelva problemas relativos a
disoluciones de ácidos y bases débiles
utilizando las expresiones siguientes:
3
Los alumnos deben indicar cuándo se realizan
aproximaciones en los cálculos de equilibrios.
No se evaluará el uso de ecuaciones cuadráticas.
Ka × Kb = Kw
pKa + pKb = pKw
pH + pOH = pKw.
18.1.6
18.2
Identifique las fuerzas relativas de
ácidos y bases a partir de los valores
de Ka, Kb, pKa y pKb.
2
Soluciones tampón (buffer)
2 horas
Obj.
18.2.1
Describa la composición de una
solución tampón y explique su
funcionamiento.
3
18.2.2
composición y el pH de un sistema
tampón específico.
3
Sólo se evaluarán ejemplos que conlleven la
transferencia de un protón. Deben incluirse los
ejemplos siguientes: solución de amoníaco/
cloruro de amonio y ácido etanoico/etanoato de
sodio.
Los alumnos deben indicar cuándo se realizan
aproximaciones en los cálculos de equilibrios. No
se evaluará el uso de ecuaciones cuadráticas.
18.3
Hidrólisis de sales
1 hora
18.3.1
Deduzca si diversas sales forman
soluciones acuosas ácidas, alcalinas o
neutras.
Obj.
3
Los ejemplos deben incluir sales formadas a
partir de las cuatro combinaciones posibles
de ácidos y bases fuertes y débiles. Se debe
considerar además el efecto de la densidad de
carga de los cationes de los elementos de los
grupos 1, 2, 3 y del bloque d. Por ejemplo:
[Fe (H O ) ] (aq ) →[Fe ( OH )( H O) ] (aq ) + H ( aq)
3+
2
18.4
2+
2
6
5
+
Valoraciones ácido–base
2 horas
18.4.1
Esquematice las formas generales
de las gráficas de pH en función
del volumen correspondiente para
titulaciones de ácidos y bases fuertes
y débiles, y explique los aspectos
importantes.
Obj.
3
Sólo se evaluarán ejemplos que conlleven
la transferencia de un protón. Son aspectos
importantes los siguientes:
• intersección con el eje del pH
• punto de equivalencia
• región de amortiguación del pH
• puntos en los que pKa = pH o pKb = pOH.
fin registradores de datos, bases de datos, hojas
de cálculo y simulaciones.
18.5
Indicadores
1 hora
18.5.1
Describa cualitativamente el
funcionamiento de un indicador
ácido–base.
Obj.
2
Utilice la ecuación
+
−
��
�
HIn ( aq ) �
�
� H ( aq ) + In ( aq )
color A
18.5.2
Indique y explique la relación
existente entre el intervalo de pH de
un indicador ácido–base y su pKa.
3
18.5.3
Identifique un indicador adecuado
para una titulación, dados el punto
de equivalencia de la titulación y el
intervalo de pH del indicador.
2
82
color B
Hay ejemplos de indicadores en el Cuadernillo de
datos de Química.
Tema 19: Oxidación y reducción (5 horas)
19.1
Potenciales estándar de electrodo
3 horas
Obj.
19.1.1
Describa el electrodo estándar de
hidrógeno.
2
19.1.2
Defina el término potencial estándar
de electrodo (E Ö ) .
1
19.1.3
Calcule los potenciales de pilas a
partir de los potenciales estándar de
electrodo.
2
19.1.4
Prediga si una reacción será
espontánea basándose en los valores
de los potenciales estándar de
electrodo.
3
19.2
Electrólisis
2 horas
19.2.1
Prediga y explique los productos de la
electrólisis de disoluciones acuosas.
Obj.
3
Las explicaciones deben hacer referencia a los
valores de E Ö , la naturaleza del electrodo y la
concentración del electrólito. Se incluyen como
ejemplos de electrólisis la del agua, la de una
solución acuosa de cloruro de sodio y la de una
solución acuosa de sulfato de cobre(II).
19.2.2
Determine las cantidades relativas
de productos formados durante la
electrólisis.
3
Los factores que deben tenerse en cuenta son
la carga del ion, la corriente y la duración de la
electrólisis.
19.2.3
Describa la utilización de la electrólisis
en la electrodeposición.
2
Tema 20: Química orgánica (10 horas)
20.1
Introducción
1 hora
Obj.
20.1.1
Deduzca las fórmulas estructurales de
compuestos que contengan hasta seis
átomos de carbono con uno de los
siguientes grupos funcionales: amino,
amido, éster y nitrilo.
3
20.1.2
Aplique las normas de la IUPAC para
nombrar compuestos que contengan
hasta seis átomos de carbono con uno
de los siguientes grupos funcionales:
amino, amido, éster y nitrilo.
2
20.2
En las fórmulas estructurales condensadas estos
grupos pueden representarse mediante: NH2,
CONH2, –COOC– y CN.
Reacciones de sustitución nucleófila
2 horas
Obj.
20.2.1
Explique por qué el ion hidróxido es
más nucleófilo que el agua.
3
20.2.2
Describa y explique cómo la velocidad
de la sustitución nucleófila por el
ion hidróxido en haluros de alquilo
depende del halógeno presente.
3
20.2.3
Describa y explique cómo la velocidad
de la sustitución nucleófila por el
ion hidróxido en haluros de alquilo
depende de si el haluro de alquilo es
primario, secundario o terciario.
3
20.2.4
reacciones de sustitución de los
haluros de alquilo con amoníaco y
cianuro de potasio.
2
20.2.5
Explique las reacciones de haluros
de alquilo primarios con amoníaco
y cianuro de potasio por medio del
mecanismo SN2.
3
20.2.6
reducción de nitrilos utilizando
hidrógeno y un catalizador de níquel.
2
84
20.3
1 hora
Obj.
20.3.1
Describa, con ecuaciones,
la eliminación de HBr de los
bromoalcanos.
2
20.3.2
Describa y explique el mecanismo
de la eliminación de HBr de los
bromoalcanos.
3
20.4
Reacciones de condensación
2 horas
Obj.
20.4.1
reacciones de alcoholes con ácidos
carboxílicos para formar ésteres, e
indique los usos de los ésteres.
2
No se evaluarán los mecanismos.
20.4.2
reacciones de las aminas con los
ácidos carboxílicos.
2
20.4.3
Deduzca las estructuras de los
polímeros formados en las reacciones
de alcoholes con ácidos carboxílicos.
3
Destaque la necesidad de que cada monómero
tenga dos grupos funcionales.
Incluya el poliéster formado a partir de
1,2‑etanodiol y ácido 1,4‑bencenodicarboxílico.
repite.
20.4.4
Deduzca las estructuras de los
polímeros formados en las reacciones
de aminas con ácidos carboxílicos.
3
Destaque la necesidad de que cada monómero
tenga dos grupos funcionales.
Incluya la poliamida formada a partir de
1,6‑diaminohexano y ácido hexanodioico.
repite.
20.4.5
las reacciones de condensación.
85
20.5
Rutas de reacción
1 hora
20.5.1
Obj.
3
etapas.
ecuaciones.
Por ejemplo, la conversión de 1-bromopropano
a 1-butilamina puede realizarse en dos etapas: el
1‑bromopropano puede hacerse reaccionar con
cianuro de potasio para formar propanonitrilo,
que puede a continuación reducirse mediante
calentamiento con hidrógeno y un catalizador de
níquel.
20.6
Estereoisomería
3 horas
Obj.
20.6.1
Describa los estereoisómeros como
compuestos con la misma fórmula
estructural pero con diferente
distribución espacial de los átomos.
2
20.6.2
Describa y explique la isomería
geométrica en alquenos no cíclicos.
3
Incluya los prefijos cis y trans y el término rotación
restringida.
20.6.3
Describa y explique la isomería
geométrica en los cicloalcanos C3 y C4.
3
Incluya los dicloroderivados del ciclopropano y
ciclobutano.
20.6.4
Explique las diferencias respecto de
las propiedades físicas y químicas de
los isómeros geométricos.
3
Incluya como ejemplos las diferentes
temperaturas de ebullición de los isómeros
cis y trans del 1,2‑dicloroeteno, y las diferentes
reacciones que se producen al calentar los
isómeros cis y trans del ácido 2‑buten‑1,4‑dioico.
20.6.5
Describa y explique la isomería óptica
en moléculas orgánicas sencillas.
3
Incluya ejemplos como el 2‑butanol y el
2‑bromobutano.
El término asimétrico puede utilizarse para
describir un átomo de carbono unido a cuatro
átomos o grupos diferentes.
El término quiral puede utilizarse para describir
un átomo de carbono unido a cuatro átomos o
grupos diferentes, y también como descripción
de la propia molécula.
Incluya los significados de enantiómero y mezcla
racémica.
TdC: la existencia de isómeros ópticos constituyó
una prueba indirecta de la configuración
tetraédrica de los enlaces del átomo de
carbono. Éste es un ejemplo de la capacidad
del razonamiento para lograr acceder a la escala
molecular. ¿Sabemos que la configuración
de los átomos de carbono es tetraédrica o lo
creemos? También podría discutirse acerca del
uso de convenciones para representar moléculas
tridimensionales en dos dimensiones.
86
Obj.
20.6.6
Resuma la utilización de un
polarímetro para distinguir entre
isómeros ópticos.
2
20.6.7
Compare las propiedades físicas y
químicas de los enantiómeros.
3
Incluya el significado del término luz polarizada
en un plano.
En el esquema siguiente se resumen los tipos de compuestos y de reacciones incluidos en el presente
tema:
alqueno
M
haluro de alquilo
M
nitrilo
M
alcohol
éster
amina
ácido carboxílico
amida
Química
opciones del NM y del NS
Los alumnos del NM estudian los temas troncales de estas opciones, mientras que los del NS estudian
la opción completa (los temas troncales más los temas de ampliación).
Opción A: Química analítica moderna (15/22 horas)
Las técnicas de la química analítica se utilizan ampliamente en la sociedad actual. Durante la enseñanza
de esta opción, debe hacerse hincapié en la resolución de problemas y en la necesidad de utilizar para
ello la información obtenida mediante una o más técnicas. Los alumnos deben comprender los principios
químicos en los que se basa cada técnica analítica.
Esta opción es una ampliación de algunas de las ideas esenciales de química física y química orgánica que
fueron estudiadas en los temas troncales.
Los temas A1–A7 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas A8–A10 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
A1
Técnicas analíticas
1 hora
Obj.
A.1.1
Indique las razones de la utilización
de técnicas analíticas.
1
Deben incluirse los usos siguientes:
determinación de estructuras, análisis de la
composición de sustancias y determinación de
la pureza.
A.1.2
Indique que la estructura de un
compuesto se puede determinar
por medio de la información
obtenida a partir de diversas técnicas
analíticas, de forma independiente o
combinadas.
1
Los alumnos deben comprender que la
información proveniente de una sola técnica es
generalmente insuficiente para determinar o
confirmar una estructura.
88
A2
Principios de espectroscopía
2 horas
A.2.1
Describa el espectro
electromagnético.
Obj.
2
Se deben identificar los rayos X, la radiación
ultravioleta (UV), visible e infrarroja (IR), y la ondas
de radio y microondas. Haga hincapié en la
variación, a lo largo del espectro, de la longitud
de onda, el número de onda, la frecuencia y la
energía.
TdC: el espectro electromagnético transporta
información cuya naturaleza está limitada por su
longitud de onda.
A.2.2
Distinga entre espectros de absorción y
espectros de emisión y explique cómo
se produce cada uno de ellos.
2
A.2.3
Describa los procesos atómicos y
moleculares en los que se absorbe
energía.
2
A3
La descripción debe incluir las vibraciones,
rotaciones y transiciones electrónicas.
Objetivo general 7: existen simulaciones de
estos procesos.
Espectroscopía infrarroja (IR)
3 horas
Obj.
A.3.1
Describa los principios operativos de
un espectrómetro infrarrojo de doble
haz.
2
A.3.2
Describa cómo utilizar la información
de un espectro IR para la
identificación de enlaces.
2
A.3.3
Explique qué sucede a nivel molecular
cuando las moléculas absorben
radiación infrarroja.
3
Son ejemplos adecuados: H2O, –CH2–, SO2
y CO2. Destaque la variación de la polaridad
de los enlaces a medida que se producen las
vibraciones (estiramiento y curvatura).
A.3.4
Analice los espectros IR de
compuestos orgánicos.
3
Se evaluará a los alumnos por medio de ejemplos
que contienen hasta tres grupos funcionales.
El Cuadernillo de datos de Química contiene una
tabla que muestra las absorciones de radiación IR
correspondientes a algunos enlaces de moléculas
orgánicas. Los alumnos deben comprender que
los datos de absorción de radiación IR pueden
utilizarse para identificar los enlaces presentes,
pero que no siempre pueden identificarse los
grupos funcionales presentes.
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Es suficiente estudiar un diagrama sencillo de un
espectrómetro de doble haz.
89
A4
Espectrometría de masas
2 horas
Objetivo de evaluación
Obj.
A.4.1
Determine la masa molecular de un
compuesto a partir del pico del ion
molecular.
3
A.4.2
Analice los patrones de
fragmentación de un espectro de
masas para determinar la estructura
de un compuesto.
3
Deben incluirse como ejemplos de fragmentos
los siguientes:
• (Mr − 15)+  pérdida de CH3
• (Mr − 17)+  pérdida de OH
• (Mr − 29)+  pérdida de C2H5 o CHO
• (Mr − 31)+  pérdida de CH3O
• (Mr − 45)+  pérdida de COOH.
A5
2 horas
A.5.1
Deduzca la estructura de un
compuesto a partir de la información
procedente de su espectro de RMN 1H.
Obj.
3
Sólo se evaluará la capacidad de los alumnos de
deducir el número de entornos diferentes del
hidrógeno (protón) y los números relativos de
átomos de hidrógeno en cada entorno. Deben
conocer la descripción y el diagrama de los
espectros, incluida una curva de integración. No
se evaluará la interpretación de los patrones de
desdoblamiento.
fin bases de datos.
A.5.2
A6
Indique la utilización de RMN en
escáneres corporales.
2
Objetivo general 8: los protones de las
moléculas de agua de las células del organismo
humano se pueden detectar por medio de
técnicas de generación de imágenes por RMN,
que proporcionan una imagen tridimensional de
órganos del cuerpo humano.
Espectroscopía de absorción atómica (AA)
3 horas
Obj.
A.6.1
Indique los usos de la espectroscopía
de AA.
1
A.6.2
Describa los principios de la absorción
atómica.
2
A.6.3
Describa el uso de cada uno de
los siguientes componentes
del espectrómetro de AA:
combustible, atomizador, fuente
de luz monocromática, detector
monocromático y lectura.
2
90
Objetivo general 8: incluya usos como la
identificación de metales en agua, sangre, suelos
y alimentos.
A.6.4
A7
Determine la concentración de una
solución a partir de una curva de
calibración.
Obj.
3
Objetivo general 7: puede encontrarse en
Internet información pormenorizada sobre los
instrumentos utilizados.
Cromatografía
2 horas
Obj.
A.7.1
Indique las razones de la utilización
de la cromatografía.
1
Deben resumirse los aspectos cualitativos y
cuantitativos de la cromatografía.
A.7.2
Explique que todas las técnicas
cromatográficas conllevan la
adsorción sobre una fase estacionaria
y el reparto entre una fase
estacionaria y una fase móvil.
3
Los componentes de una mezcla tienen
distinta tendencia a la adsorción en superficies
o a disolverse en un solvente. Este hecho
proporciona un medio de separación de los
componentes de una mezcla.
A.7.3
Resuma los usos de la cromatografía
en papel, la cromatografía en capa
fina (TLC) y la cromatografía en
columna.
2
Se evaluará un resumen del modo de operación
de cada técnica. Debe incluir la comprensión y el
cálculo, en caso pertinente, de los valores de Rf.
Los alumnos deben comprender que en
algunos casos puede ser preciso revelar los
cromatogramas en papel, por ejemplo, en la
separación de azúcares.
A8 Espectroscopía de luz ultravioleta y visible (UV-Vis)
3 horas
Obj.
A.8.1
Describa los efectos de diferentes
ligandos sobre el desdoblamiento de
orbitales d en los complejos de los
metales de transición.
2
Deben incluirse los ligandos NH3, H2O y Cl–.
A.8.2
Describa los factores que afectan al
color de los complejos de los metales
de transición
2
Incluya la identidad del ion metálico (por
ejemplo, Mn2+ o Fe2+), el número de oxidación
del metal (por ejemplo, en el caso del Fe, +2 o
+3) y la identidad del ligando (por ejemplo, NH3
o H2O). Estos factores sólo se evaluarán en el caso
de los complejos octaédricos en solución acuosa.
A.8.3
Indique que las moléculas orgánicas
que contienen enlaces dobles
absorben radiación UV.
1
Haga referencia a los sistemas conjugados y
deslocalizados, como los arenos, alquenos y la
clorofila.
A.8.4
Describa el efecto de la conjugación
de los enlaces dobles en moléculas
orgánicas sobre la longitud de onda
de la luz absorbida.
2
Deben incluirse como ejemplos el retinol y la
fenolftaleína.
Prediga si una molécula específica
absorberá o no radiación ultravioleta
o visible.
3
A.8.5
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Objetivo general 8: puede discutirse la
aplicación de este efecto en cremas de
protección solar.
91
A.8.6
Determine la concentración de
una solución a partir de una curva
de calibración utilizando la ley de
Lambert–Beer.
Obj.
3
A9 Espectroscopía de resonancia magnética nuclear (RMN)
2 horas
Obj.
A.9.1
Explique el uso del tetrametilsilano
(TMS) como estándar de referencia.
3
A.9.2
Analice espectros de RMN 1H.
3
Los alumnos deben ser capaces de interpretar los
aspectos siguientes de los espectros de RMN 1H:
número de picos, área comprendida bajo cada
pico, desplazamiento químico y patrones de
desdoblamiento. No se evaluará el tratamiento
de las constantes de acoplamiento spin–spin,
pero los alumnos deben conocer los singletes,
dobletes, tripletes y tetrapletes.
A10 Cromatografía
2 horas
Obj.
A.10.1
Describa las técnicas de la
cromatografía gas–líquido (GLC)
y la cromatografía líquida de alta
resolución (HPLC).
2
Se evaluará un resumen del modo de operación
de cada técnica. Debe incluirse la comprensión
de los valores de Rf y su dependencia de otros
factores en los casos pertinentes.
A.10.2
Deduzca qué técnica cromatográfica
es la más adecuada para separar
los componentes de una mezcla
determinada.
3
Objetivo general 8: la HPLC permite identificar
compuestos sensibles a la temperatura. Se
incluyen los usos siguientes: análisis del petróleo;
bebidas alcohólicas; antioxidantes, azúcares y
vitaminas en alimentos; productos farmacéuticos;
polímeros; investigación en bioquímica y
biotecnología; y control de la calidad de
insecticidas y herbicidas.
La GLC permite identificar compuestos que
pueden evaporarse sin descomposición. Se
incluyen los usos siguientes: análisis de la
presencia de medicamentos en muestras de
orina de atletas; gases de minas subterráneas; y
concentraciones de alcohol en sangre.
92
Opción B: Bioquímica humana (15/22 horas)
El propósito de esta opción es ofrecer a los alumnos la oportunidad de comprender la química de las
moléculas importantes que forman parte del organismo humano y la necesidad de una dieta equilibrada y
saludable. Aunque se debe apreciar la función de estas moléculas en el organismo, se destacan los aspectos
químicos, de modo que los alumnos que no hayan cursado Biología no estarán en desventaja. No se requiere
que los alumnos memoricen estructuras complejas, pero deberán ser capaces de reconocer los grupos
funcionales y los tipos de enlaces presentes en las moléculas y los de unión entre las mismas. Las estructuras
de algunas moléculas biológicas importantes están en el Cuadernillo de datos de Química. Se alienta a los
profesores a que fomenten la concienciación de los alumnos acerca de cuestiones de interés local y global.
Los temas B1–B6 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas B7–B9 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
B1
Energía
½ hora
B.1.1
B2
Calcule el valor calórico de un
alimento a partir de datos de entalpía
de combustión.
Obj.
2
Proteínas
3 horas
Obj.
B.2.1
Dibuje la fórmula general de los
2‑aminoácidos.
1
B.2.2
Describa las propiedades
características de los 2-aminoácidos.
2
Deben incluirse las propiedades siguientes:
punto isoeléctrico, formación de zwitteriones y
acción amortiguadora.
B.2.3
Describa la reacción de condensación
de 2-aminoácidos para formar
polipéptidos.
2
Se evaluarán reacciones en las que intervengan
hasta tres aminoácidos.
B.2.4
Describa y explique la estructura
primaria, secundaria (hélice α y
lámina β), terciaria y cuaternaria de las
proteínas.
3
Incluya todos los enlaces e interacciones
(intramoleculares e intermoleculares)
responsables de la estructura de las proteínas.
B.2.5
Explique el análisis de proteínas por
cromatografía y electroforesis.
3
B.2.6
Enumere las principales funciones de
las proteínas en el cuerpo.
1
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Incluya proteínas estructurales (por ejemplo,
el colágeno), enzimas, hormonas (por ejemplo,
la insulina), inmunoproteínas (anticuerpos),
proteínas de transporte (por ejemplo, la
hemoglobina) y su función como fuente de
energía.
93
B3
Hidratos de carbono
3 horas
Obj.
B.3.1
Describa las características
estructurales de los monosacáridos.
2
Los monosacáridos contienen un grupo
carbonilo (C=O) y al menos dos grupos –OH; su
fórmula empírica es CH2O.
B.3.2
Dibuje las fórmulas estructurales
lineal y en anillo de la glucosa y la
fructosa.
1
Los alumnos deben conocer la diferencia
estructural entre isómeros α y β.
B.3.3
Describa la condensación de
monosacáridos para formar
disacáridos y polisacáridos.
2
Los ejemplos incluirán:
B.3.4
Enumere las principales funciones
de los hidratos de carbono en el
organismo humano.
1
Incluya las funciones siguientes: fuente de
energía (glucosa), reserva de energía (glucógeno)
y precursores de otras moléculas de importancia
biológica.
B.3.5
Compare las propiedades
estructurales del almidón y la
celulosa, y explique por qué los seres
humanos podemos digerir el almidón
pero no la celulosa.
3
Ambos son polímeros de unidades de glucosa.
Existen dos tipos de almidón: la amilosa, un
polímero de cadena lineal (con enlaces α‑1,4) y
la amilopectina, cuya estructura es ramificada
y que presenta tanto enlaces α‑1,4 como α‑1,6.
Los enlaces de la celulosa, de tipo β‑1,4, pueden
ser hidrolizados por la enzima celulasa, que no
poseen la mayoría de los animales, incluidos los
mamíferos.
B.3.6
Indique lo que significa el término
fibra alimentaria.
1
La fibra alimentaria es principalmente materia
vegetal que no es hidrolizada por las enzimas
segregadas por el tracto digestivo humano
pero que puede ser digerida por la microflora
del intestino. Ejemplos: celulosa, hemicelulosa,
lignina y pectina.
B.3.7
Describa la importancia de una
alimentación con alto contenido de
fibra alimentaria.
2
Objetivo general 8: la fibra alimentaria puede
ser útil en la prevención de afecciones como la
diverticulosis, el síndrome de colon irritable, el
estreñimiento, la obesidad, la enfermedad de
Crohn, las hemorroides y la diabetes mellitus.
B4
• disacáridos: lactosa, maltosa y sacarosa
• polisacáridos: almidón (α-glucosa), glucógeno
(α-glucosa) y celulosa (β-glucosa).
Lípidos
3 ½ horas
Obj.
B.4.1
Compare la composición de los
tres tipos de lípidos presentes en el
organismo humano.
3
B.4.2
Resuma la diferencia entre el
colesterol HDL y el LDL e indique su
importancia.
2
94
Ejemplos: triglicéridos (grasas y aceites),
fosfolípidos (lecitina) y esteroides (colesterol).
Obj.
B.4.3
Describa la diferencia estructural
entre los ácidos grasos saturados y los
insaturados.
2
B.4.4
Compare las estructuras de los dos
ácidos grasos esenciales, linoleico
(ácido graso omega-6) y linolénico
(ácido graso omega-3), e indique su
importancia.
3
B.4.5
Defina el término índice de yodo y
calcule el número de enlaces dobles
C=C presentes en un aceite o grasa
insaturada utilizando reacciones de
adición.
2
B.4.6
Describa la formación de un
triglicérido por condensación de una
molécula de glicerina y tres de ácidos
grasos.
2
B.4.7
Describa la hidrólisis catalizada por
enzimas de los triglicéridos durante la
digestión.
2
B.4.8
Explique por qué las grasas tienen
un valor calórico superior al de los
hidratos de carbono.
3
B.4.9
Describa las funciones importantes de
los lípidos en el organismo, así como
sus posibles efectos perjudiciales para
la salud.
2
La mayoría de las grasas naturales contienen
una mezcla de ácidos grasos saturados,
monoinsaturados y poliinsaturados y se
clasifican en función del tipo predominante de
insaturación que presentan.
El número de moles de I2 que reaccionan con
un mol de grasa o aceite indica el número de
enlaces dobles presentes en la molécula de grasa
o aceite.
Son funciones importantes las siguientes:
• almacenamiento de energía
• aislamiento y protección de órganos
• hormonas esteroides
• componentes estructurales de la membrana
celular
• los ácidos grasos poliinsaturados omega-3
reducen el riesgo de cardiopatías
• las grasas poliinsaturadas pueden reducir los
niveles de colesterol LDL.
Los efectos perjudiciales incluyen:
• mayor riesgo de cardiopatías relacionadas
con niveles altos de colesterol LDL y de ácidos
grasos trans; la mayor fuente de colesterol
LDL son las grasas saturadas, en particular los
ácidos láurico (C12), mirístico (C14) y palmítico
(C16)
• obesidad.
B5
Micronutrientes y macronutrientes
2 horas
B.5.1
Resuma la diferencia entre
micronutrientes y macronutrientes.
Obj.
2
Los micronutrientes son sustancias que se
necesitan en cantidades muy pequeñas (mg
o µg) y que actúan principalmente como
cofactores enzimáticos (constituyen menos del
0,005% del peso corporal).
Ejemplos: vitaminas y oligoelementos (Fe, Cu, F,
Zn, I, Se, Mn, Mo, Cr, Co y B).
Los macronutrientes son sustancias químicas
que se necesitan en cantidades relativamente
grandes (constituyen más del 0,005% del peso
corporal).
Ejemplos: proteínas, grasas, hidratos de carbono y
minerales (Na, Mg, K, Ca, P, S y Cl).
B.5.2
Compare las estructuras del retinol
(vitamina A), calciferol (vitamina D) y
ácido ascórbico (vitamina C).
3
B.5.3
Deduzca si una vitamina es
hidrosoluble o liposoluble a partir de
su estructura.
3
Discuta las causas y los efectos de las
carencias de nutrientes en diferentes
países y sugiera soluciones.
3
B.5.4
• hidrosolubles: vitaminas B y C
• liposolubles: vitaminas A, D, E y K.
Las carencias de micronutrientes incluyen las
siguientes:
• hierro: anemia
• yodo: bocio
• retinol (vitamina A): xeroftalmia, ceguera
nocturna
• niacina (vitamina B3): pelagra
• tiamina (vitamina B1): beriberi
• ácido ascórbico (vitamina C): escorbuto
• calciferol (vitamina D): raquitismo.
Las carencias de macronutrientes incluyen las
siguientes:
• proteínas: marasmo y kwashiorkor
En este epígrafe pueden discutirse algunas de las
causas de la malnutrición.
Las soluciones incluyen:
• proporcionar raciones de alimentos
compuestas por alimentos frescos y ricos en
vitaminas y minerales
• añadir nutrientes que no están presentes en
los alimentos consumidos habitualmente
• modificación genética de los alimentos
• proporcionar complementos nutritivos
• proporcionar complementos de selenio a las
personas que consumen alimentos cultivados
en suelos pobres en selenio.
96
B6
Hormonas
3 horas
Obj.
B.6.1
Resuma la producción y la función de
las hormonas en el organismo.
2
Las hormonas son mensajeros químicos. Son
segregadas directamente a la sangre por las
glándulas endocrinas. Ejemplos: hormona
antidiurética (ADH), aldosterona, estrógeno,
progesterona y testosterona, insulina, epinefrina
(adrenalina) y tiroxina.
B.6.2
Compare la estructura del colesterol
con la de las hormonas sexuales.
3
Destaque que comparten una estructura
esteroidea común pero se diferencian en los
grupos funcionales.
B.6.3
Describa el modo de acción de los
anticonceptivos orales.
2
B.6.4
Resuma el uso y abuso de esteroides.
2
B7 Enzimas
3 horas
Obj.
B.7.1
Describa las características de los
catalizadores biológicos (enzimas).
2
B.7.2
Compare los catalizadores
inorgánicos y los biológicos (enzimas).
3
B.7.3
Describa la relación entre
concentración de sustrato y actividad
enzimática.
2
B.7.4
Determine Vmax y el valor de la
constante de Michaelis (Km) por
el método gráfico y explique su
relevancia.
3
B.7.5
Describa el mecanismo de la acción
enzimática, incluyendo el complejo
enzima–sustrato, el sitio activo y el
modelo de ajuste inducido.
2
B.7.6
Compare la inhibición competitiva
con la no competitiva.
3
B.7.7
Indique y explique los efectos sobre la
actividad enzimática de los iones de
metales pesados, las variaciones de la
temperatura y las variaciones del pH.
3
Incluya: las enzimas son proteínas y su actividad
depende de su estructura terciaria y cuaternaria.
Mencione asimismo la especificidad de la acción
de las enzimas.
97
B8 Ácidos nucleicos
3 horas
Obj.
B.8.1
Describa la estructura de los
nucleótidos y sus polímeros de
condensación (ácidos nucleicos o
polinucleótidos).
2
Los ácidos nucleicos son polímeros compuestos
de nucleótidos. Un nucleótido contiene un grupo
fosfato, una pentosa y una base nitrogenada
orgánica. Los alumnos deben reconocer, pero no
es necesario que memoricen, las estructuras de
las cinco bases: adenina (A), citosina (C), guanina
(G), timina (T) y uracilo (U). Los ácidos nucleicos
están unidos por enlaces covalentes entre el
fosfato de un nucleótido y el azúcar del siguiente,
formando una cadena en la que se repite el
patrón azúcar–fosfato–azúcar–fosfato. Las bases
nitrogenadas están unidas al azúcar de la cadena.
B.8.2
Distinga entre las estructuras del ADN
y del ARN.
2
La pentosa del ARN es ribosa y la del ADN es
desoxirribosa. La desoxirribosa tiene un átomo
de oxígeno menos en C2. El ARN contiene la base
uracilo en lugar de timina. El ARN es un ácido
nucleico de una sola cadena; el ADN es un ácido
nucleico de cadena doble.
B.8.3
Explique la estructura en doble hélice
del ADN.
3
La estructura tiene dos cadenas de ácido
nucleico enrolladas en torno a un eje. Los
alumnos deben describir los puentes de
hidrógeno existentes entre pares específicos de
bases nucleótidas.
TdC: ¿qué repercusiones ha tenido en otros
campos del conocimiento el descubrimiento de
la base molecular de la vida?
B.8.4
Describa la función del ADN como
repositorio de información genética,
y explique su función en la síntesis de
proteínas.
2
El ADN es el material genético que un individuo
hereda de sus progenitores. Dirige la síntesis del
ARNm (transcripción) y, por medio del ARNm, la
síntesis de proteínas (traducción) utilizando un
código de tripletes.
B.8.5
Resuma las etapas del análisis del
ADN e indique su utilidad.
2
Objetivo general 8: incluya su uso en casos
forenses y de paternidad.
B9 Respiración
1 hora
B.9.1
98
Compare la respiración aeróbica y
anaeróbica de la glucosa en función
de las reacciones de oxidación–
reducción y la energía liberada.
Obj.
3
En la respiración aeróbica, la glucosa se convierte
en piruvato, que se transforma, en presencia
de oxígeno, en dióxido de carbono y agua. En
términos generales, la glucosa se oxida y el
oxígeno se reduce. En la respiración anaeróbica,
los seres humanos transforman el piruvato en
lactato, mientras que las levaduras convierten
el piruvato en etanol y dióxido de carbono. Se
deben utilizar las ecuaciones rédox que sean
pertinentes.
B.9.2
Resuma la función de los iones de
cobre en el transporte de electrones
y la de los iones de hierro en el
transporte de oxígeno.
Obj.
2
Los citocromos y la hemoglobina son ejemplos
adecuados.
(15/22 horas)
Dado que una de las funciones más importantes de la química es producir formas de materia que nunca han
existido antes, desempeña una función fundamental en cualquier revolución de los materiales. La revolución
industrial del siglo XVIII fue consecuencia de la extracción de hierro a gran escala, pero la revolución de los
materiales continúa desarrollando materiales nuevos con estructuras y propiedades adecuados para las
tecnologías actuales. Esta opción es particularmente pertinente para el objetivo general 8, ya que en ella
se considera de qué modo los materiales benefician a la sociedad. En la enseñanza de esta opción debe
destacarse la relación entre la estructura de los materiales y sus propiedades.
Los temas C1–C7 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas C8–C12 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
C1
Hierro, acero y aluminio
3 ½ horas
Obj.
C.1.1
Indique las principales fuentes de
hierro.
1
C.1.2
Describa y explique las reacciones
que se producen en el horno alto.
3
C.1.3
Describa y explique la conversión
del hierro en acero utilizando el
convertidor básico de oxígeno.
3
C.1.4
Describa las aleaciones como mezclas
homogéneas de metales o como
mezclas de un metal y un no metal.
2
C.1.5
Explique cómo la aleación puede
modificar las propiedades de los
metales.
3
C.1.6
Describa los efectos del tratamiento
térmico del acero.
2
C.1.7
Describa las propiedades y usos del
hierro y del acero.
2
C.1.8
Describa y explique la producción de
aluminio por electrólisis de alúmina
disuelta en criolita fundida.
3
Deben incluirse los efectos de revenido, recocido
y apagado.
Incluya el uso de la criolita como solvente debido
a la temperatura de fusión muy elevada del Al2O3
y el tipo de materiales de la cuba y la elección de
electrodos.
99
Obj.
C1.9
Describa las principales propiedades y
usos del aluminio y de sus aleaciones.
2
C.1.10
Discuta el impacto medioambiental
de la producción de hierro y aluminio.
3
C2
La industria del petróleo
2 horas
Obj.
C.2.1
Compare la utilización del petróleo
como fuente de energía y como
materia prima química.
3
C.2.2
Compare el craqueo catalítico, el
craqueo térmico y el craqueo al vapor.
3
C3
Objetivo general 8: los alumnos deben incluir
el impacto medioambiental de los procesos y de
sus productos.
Polímeros de adición
2 horas
Obj.
Describa y explique cómo se
relacionan las propiedades de los
polímeros con sus características
estructurales.
3
C.3.2
Describa las formas de modificar
las propiedades de un polímero de
adición.
2
Ejemplos: plastificantes en el poli(cloruro de
vinilo) e hidrocarburos volátiles en la formación
de poliestireno expandido.
C.3.3
Discuta las ventajas y desventajas de
la utilización de polímeros.
3
Incluya la resistencia, densidad, aislamiento,
falta de reactividad, uso de recursos naturales,
desechabilidad y biodegradabilidad. Utilice los
plásticos de polietileno (de alta y baja densidad),
de poliestireno y de poli(cloruro de vinilo) como
ejemplos.
C.3.1
C4
Los alumnos deben considerar:
• la distinta cantidad de ramificaciones en el
polietileno de alta y baja densidad.
• la distinta posición de los grupos metilo en el
polipropileno isotáctico y el atáctico.
Catalizadores
1 ½ horas
C.4.1
100
Compare los modos de acción de
los catalizadores homogéneos y los
heterogéneos.
Obj.
3
Relacione los modos de acción de los
catalizadores con su capacidad de adoptar
diversos estados de oxidación (metales de
transición), su forma y la disponibilidad de sus
sitios activos.
C.4.2
Resuma las ventajas y desventajas
de los catalizadores homogéneos y
heterogéneos.
Obj.
2
Las ventajas incluyen:
• catalizadores homogéneos: todo el
catalizador queda expuesto a los reactivos
• catalizadores heterogéneos: se separan
fácilmente de los productos por filtración.
Las desventajas incluyen:
• catalizadores homogéneos: pueden ser
difíciles de separar de los productos para su
reutilización
• catalizadores heterogéneos: sólo son eficaces
en superficie.
C.4.3
Discuta los factores que influyen en
la elección de un catalizador para un
proceso.
3
Cabe mencionar los factores siguientes:
• selectividad (produce sólo el producto
deseado)
• eficiencia
• capacidad de actuar en condiciones suaves o
agresivas
• impacto medioambiental
• problemas ocasionados por el
envenenamiento de los catalizadores por
impurezas.
C5
Pilas de combustible y pilas (baterías) recargables
2 horas
Obj.
C.5.1
Describa cómo funciona una pila de
combustible hidrógeno–oxígeno.
2
Incluya las semiecuaciones pertinentes tanto en
electrólitos ácidos como alcalinos.
C.5.2
Describa el funcionamiento de las
pilas (baterías) recargables.
2
Incluya las semiecuaciones que sean necesarias.
Discuta la similitudes y diferencias
entre las pilas de combustible y las
pilas (baterías) recargables.
3
C.5.3
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Objetivo general 8: deben incluirse como
ejemplos la batería de almacenamiento plomo–
ácido, la pila de níquel–cadmio (NiCad) y la pila
de ion litio.
101
C6
Cristales líquidos
2 horas
C.6.1
Describa el significado del término
cristales líquidos.
Obj.
2
Los cristales líquidos son fluidos que tienen
propiedades físicas (eléctricas, ópticas y de
elasticidad) que dependen de la orientación de
las moléculas con respecto a algún eje fijo del
material.
Deben incluirse como ejemplos el grafito, la
celulosa, la solución que segregan las arañas para
formar la seda y el ADN.
Los alumnos deben saber que los materiales
que forman cristales líquidos pueden no estar
siempre en fase de cristal líquido.
C.6.2
Distinga entre cristales líquidos
termotrópicos y liotrópicos.
2
Los materiales de cristales líquidos termotrópicos
son sustancias puras que se comportan como
cristales líquidos en un intervalo de temperaturas
entre los estados sólido y líquido. Son ejemplos
comunes los bifenilnitrilos.
Los cristales líquidos liotrópicos son soluciones
que se comportan como cristales líquidos a
determinadas concentraciones. Debe incluirse
entre los ejemplos el agua jabonosa.
C.6.3
Describa el estado de cristal
líquido desde el punto de vista
de la ordenación de las moléculas
y explique su comportamiento
termotrópico.
3
Sólo se evaluará la fase nemática. Las moléculas
con forma de varilla se distribuyen al azar pero,
en promedio, apuntan en una misma dirección.
El aumento de la agitación por efecto de la
temperatura desbarata este orden direccional
y el orden se pierde del todo en la fase líquida
normal.
C.6.4
Resuma los principios en los que se
basa la pantalla de cristal líquido.
2
Objetivo general 8: sólo se pide un tratamiento
simplificado. La capacidad de transmisión
de la luz de las moléculas del cristal líquido
depende de su orientación. La orientación
de las moléculas polares se puede controlar
mediante la aplicación de una pequeña tensión
eléctrica en una película delgada del material. De
este modo, puede controlarse qué zonas de la
pantalla aparecen claras u oscuras. Las pantallas
de cristal líquido se utilizan en relojes digitales,
calculadoras y computadores portátiles, por su
bajo consumo de energía eléctrica.
C.6.5
Discuta las propiedades que debe
tener una sustancia para que se utilice
en pantallas de cristal líquido.
3
Las propiedades incluyen:
• estabilidad química
• existencia de una fase de cristal líquido
estable en un intervalo de temperaturas
adecuado
• carácter polar, para poder modificar su
orientación mediante la aplicación de un
campo eléctrico
• velocidad de transformación alta.
102
C7
Nanotecnología
2 horas
C.7.1
Defina el término nanotecnología.
Obj.
1
La nanotecnología debe definirse como sigue:
“La nanotecnología consiste en la investigación
y el desarrollo de tecnología en el intervalo de
1 nm a 100 nm. La nanotecnología crea y utiliza
estructuras con propiedades nuevas asociadas a
su pequeño tamaño. La nanotecnología fomenta
la capacidad de controlar o manipular objetos a
escala atómica.”
(Traducción de una cita de Booker, R.; Boysen,
E. Nanotechnology for dummies. Indianápolis,
Indiana: Wiley Publishing Inc., 2005. p 10.)
TdC: el microscopio túnel de barrido nos
ha permitido “ver” átomos individuales. ¿La
tecnología dificulta la distinción entre simulación
y realidad?
C.7.2
Distinga entre técnicas físicas y
químicas de manipulación de átomos
para formar moléculas.
2
Las técnicas físicas permiten la manipulación
y posicionamiento de átomos para satisfacer
requisitos específicos.
Las técnicas químicas sitúan átomos en
moléculas mediante reacciones químicas.
C.7.3
Describa la estructura y las
propiedades de los nanotubos de
carbono.
2
Sólo se pide un tratamiento sencillo. El cilindro
principal está compuesto únicamente por
hexágonos de carbono, siendo preciso usar
pentágonos para cerrar los extremos de la
estructura.
Pueden formarse tubos de pared única o de
paredes múltiples, formados por nanotubos
concéntricos.
Los haces de estos tubos tienen una gran
resistencia a la tracción. Debe hacerse una
comparación con el grafito, que es blando y
maleable. El nanotubo presenta el mismo tipo
de enlaces covalentes resistentes a lo largo
de su longitud. Dado que el comportamiento
de los electrones depende de la longitud del
tubo, algunos tipos son conductores y otros
son semiconductores. Este efecto es típico
de la escala nanométrica (cuántica), y deben
destacarse las diferencias entre las propiedades
del material en masa y las que dependen del
tamaño en la escala nanométrica.
C.7.4
Obj.
Discuta algunas de las repercusiones
de la nanotecnología.
3
Objetivo general 8: pueden incluirse las
cuestiones siguientes:
• posibles aplicaciones
• preocupaciones relativas a la salud
• dificultad de establecer normas sobre
toxicidad, porque las propiedades dependen
del tamaño de partícula
• efectos desconocidos sobre la salud, porque
los materiales nuevos plantean nuevos riesgos
para la salud
• preocupación por la capacidad del sistema
inmunitario humano para defenderse de
partículas con tamaño nanométrico
• responsabilidades de las industrias
• cuestiones políticas, como la necesidad de
educación pública, para fomentar un debate
informado y la participación de la población
en los debates políticos.
TdC: ¿quién debe decidir si se emprenden
determinadas vías de investigación? ¿Quién debe
determinar las prioridades en la financiación de la
investigación?
C8 Polímeros de condensación
1 hora
Obj.
C.8.1
Distinga entre polímeros de adición
y de condensación, en función de sus
estructuras.
2
C.8.2
Describa cómo se forman los
polímeros de condensación a partir
de sus monómeros.
2
Deben incluirse como ejemplos las resinas
de fenol-formaldehído, el poliuretano y el
poli(tereftalato de etileno) (PET).
C.8.3
Describa y explique cómo se
relacionan las propiedades de los
polímeros con sus características
estructurales.
3
Deben incluirse como ejemplos el Kevlar y la
formación de enlaces entrecruzados en las
resinas de fenol-formaldehído.
C.8.4
Describa cómo modificar las
propiedades de un polímero.
2
• aire en la fabricación de espumas de
poliuretano
• impurificación (dopado) de polímeros como
el poliacetileno con I2 para aumentar su
conductividad
• mezcla de fibras de poliéster para hacerlas
más teñibles y más cómodas.
C.8.5
la utilización de polímeros.
3
Considere la resistencia, densidad, aislamiento,
falta de reactividad, utilización de recursos
naturales, desechabilidad y biodegradabilidad.
Deben incluirse como ejemplos el PET, las
espumas de poliuretano y las resinas de fenol–
formaldehído.
104
C9 Mecanismos en la industria química orgánica
1 hora
Obj.
C.9.1
Describa el mecanismo de radicales
libres utilizado en la fabricación de
polietileno de baja densidad.
2
C.9.2
Resuma la utilización de catalizadores
de Ziegler–Natta en la fabricación de
polietileno de alta densidad.
2
No se evaluará el mecanismo iónico.
C10 Silicio y células fotovoltaicas
1 hora
Obj.
C.10.1
Describa la impurificación
(dopado) del silicio para producir
semiconductores tipo p y
semiconductores tipo n.
2
C.10.2
Describa la interacción de la luz solar
con los semiconductores.
2
En los semiconductores tipo p, se crean huecos
electrónicos en el cristal introduciendo una
pequeña proporción de un elemento del
grupo 3. En los semiconductores tipo n, se
aportan electrones extra mediante la inclusión
de un elemento del grupo 5.
C11 Cristales líquidos
2 horas
C.11.1
Identifique moléculas que
probablemente tengan propiedades
de cristal líquido, y explique su
comportamiento de cristal líquido a
nivel molecular.
Obj.
3
Sólo se evaluarán los bifenilnitrilos. El grupo
nitrilo proporciona polaridad a las moléculas, lo
que garantiza que las fuerzas intermoleculares
sean lo bastante fuertes como para que queden
alineadas en una dirección común.
Los grupos bifenilo confieren a las moléculas
mayor rigidez y forma de varilla.
La larga cadena de alcano impide que las
moléculas puedan acercarse demasiado unas a
otras, de modo que se mantenga el estado de
cristal líquido.
C.11.2
Describa y explique, a nivel molecular,
el funcionamiento de un cristal
líquido nemático retorcido.
Obj.
3
Cada píxel contiene un cristal líquido
emparedado entre dos placas de vidrio. Las
placas presentan estrías perpendiculares entre sí.
Las moléculas que están en contacto con el
vidrio se alinean con las estrías; las moléculas
adoptan una disposición retorcida entre las
placas debido a los enlaces intermoleculares.
Las moléculas hacen rotar la luz polarizada en un
plano, de modo que al pasar por la película de
cristal líquido rota 90°. Cuando los polarizadores
se alinean con las estrías, la luz pasa a través de la
película y el píxel aparece iluminado.
Al aplicar una tensión eléctrica a través de la
película, las moléculas polares se alinean con
el campo eléctrico y desaparece la disposición
retorcida; la luz polarizada en un plano no rota y
el píxel aparece oscuro.
C.11.3
Describa las propiedades de cristal
líquido del Kevlar y explique su
resistencia y su solubilidad en ácido
sulfúrico concentrado.
3
El Kevlar es un cristal líquido liotrópico. Sus
moléculas con forma de varilla son rígidas debido
a su estructura de anillos de benceno enlazados.
El alineamiento de las moléculas depende de la
concentración de la solución.
Las cadenas de Kevlar están unidas por puentes
de hidrógeno intermoleculares fuertes, por lo
que su estructura es muy ordenada y resistente.
Estos puentes de hidrógeno pueden romperse
con ácido sulfúrico concentrado, debido al
aporte de protones a los átomos de O y N.
fin modelos moleculares.
C12 La industria de los cloroálcalis
2 horas
Obj.
C.12.1
Discuta la fabricación de cloro y de
hidróxido de sodio por electrólisis de
cloruro de sodio.
3
C.12.2
Resuma algunos usos importantes de
los productos de este proceso.
2
C.12.3
Discuta el impacto ambiental de los
procesos utilizados para la electrólisis
del cloruro de sodio.
3
106
Incluya las siguientes celdas electrolíticas de
cloroálcalis: de mercurio, de diafragma y de
membrana.
Objetivo general 8: incluya motivos por los
que la celda de membrana está sustituyendo
tanto a la de cátodo de mercurio como a la de
diafragma, y explique las reservas que plantea el
uso de solventes que contienen cloro, debido a
su efecto sobre la capa de ozono.
Opción D: Medicinas y drogas (15/22 horas)
El propósito de esta opción es que los alumnos comprendan los efectos que pueden producir las medicinas y
las drogas en el funcionamiento del organismo. Deben ser capaces de reconocer y diferenciar las estructuras
fundamentales y los grupos funcionales característicos de algunos tipos de medicinas y drogas (como las
enumeradas en esta opción o en el tema 10). No se requiere la memorización de fórmulas complejas. A lo
largo de la opción, debe destacarse la contribución, pasada y presente, de la ciencia al mantenimiento y
la mejora de la salud y al bienestar de la población mundial. Las discusiones del objetivo general 8 son un
componente central de esta opción.
Los temas D1–D7 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas D8–D10 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
D1
Productos farmacéuticos
2 horas
D.1.1
Enumere los efectos de las medicinas
y las drogas sobre el funcionamiento
del organismo.
Obj.
1
En términos generales, una medicina o droga es
cualquier producto químico que produce uno o
más de los siguientes efectos:
• altera el estado fisiológico, incluidos la
consciencia, el nivel de actividad o la
coordinación
• altera la percepción de estímulos sensoriales
• altera el ánimo o las emociones.
Debe destacarse la importancia de los procesos
curativos naturales del organismo humano y el
efecto placebo.
D.1.2
Resuma las etapas comprendidas
en la investigación, desarrollo y
comprobación de nuevos productos
farmacéuticos.
2
Un ejemplo de que las cosas pueden salir mal es
el caso de la Talidomida. No se evaluará el uso
de la química combinatoria. No se evaluará una
discusión de técnicas específicas.
TdC: ¿se debe responsabilizar moralmente a los
científicos cuando los medicamentos producen
efectos adversos?
D.1.3
Describa los distintos métodos de
administración de medicamentos.
2
D.1.4
Discuta los términos margen
terapéutico, tolerancia y efectos
secundarios.
3
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Deben incluirse los métodos siguientes: oral,
parenteral (por inyección), por inhalación y
rectal. Las inyecciones pueden ser intravenosas,
intramusculares o subcutáneas.
107
D2
Antiácidos
1 hora
D.2.1
D3
Indique y explique la utilización
de distintas bases para combatir el
exceso de acidez en el estómago.
Obj.
3
Los ejemplos deben incluir compuestos de
aluminio y magnesio e hidrogenocarbonato de
sodio. Los alumnos deben ser capaces de escribir
ecuaciones de reacciones de neutralización y
deben saber que los antiácidos se combinan
generalmente con alginatos (los cuales producen
una capa neutralizante que impide que el ácido
del estómago alcance el esófago y provoque
ardor), y con agentes antiespumantes (como la
dimeticona).
Analgésicos
3 horas
D.3.1
Describa y explique las distintas
formas de actuar de los analgésicos.
Obj.
3
El modo de acción de los analgésicos suaves
consiste en interceptar el estímulo doloroso
en el origen, generalmente interfiriendo en
la formación de sustancias (por ejemplo,
prostaglandinas) que causan dolor, inflamación
o fiebre.
Los analgésicos fuertes actúan uniéndose
temporalmente a los lugares del cerebro que son
receptores del dolor, impidiendo la transmisión
de los impulsos dolorosos sin deprimir el sistema
nervioso central.
TdC: podría relacionarse una discusión acerca
de la percepción del dolor con la discusión más
general acerca de la percepción como forma de
conocimiento en TdC.
D.3.2
Describa la utilización de los
derivados del ácido salicílico como
analgésicos suaves, y compare
las ventajas y desventajas de la
utilización de aspirina y paracetamol
(acetaminofeno).
2
Se ha demostrado que la aspirina es útil para
prevenir la repetición de infartos de miocardio
y accidentes cerebrovasculares. Las desventajas
de la aspirina incluyen la formación de úlceras
y hemorragias estomacales, las reacciones
alérgicas y el síndrome de Reye en los niños (una
enfermedad, potencialmente mortal, que afecta
al hígado y al cerebro).
El paracetamol es muy seguro si se administra
en dosis correctas, aunque excepcionalmente
puede causar hemopatías y dañar el riñón. La
sobredosis puede producir graves daños al
hígado, al cerebro e incluso causar la muerte.
D.3.3
Compare las estructuras de la
morfina, la codeína y la diamorfina
(heroína, un opiáceo semisintético).
3
Destaque la modificación del grupo funcional
de la estructura de la morfina que da lugar a la
diamorfina (heroína), una droga semisintética.
D.3.4
Discuta las ventajas y desventajas
de la utilización de morfina y sus
derivados como analgésicos fuertes.
3
Incluya los efectos sociales y fisiológicos de su
consumo a corto y largo plazo.
108
D4
Depresores
3 horas
Obj.
D.4.1
Describa los efectos de los
depresores.
2
Administrados en dosis bajas, los depresores
pueden causar poco o ningún efecto. En dosis
moderadas el compuesto puede tener efecto
sedante (relajante, reductor de la ansiedad).
En dosis más altas puede inducir sueño. En
dosis extremadamente altas puede ocasionar
la muerte. Los depresores se denominan con
frecuencia antidepresivos porque alivian la
depresión.
D.4.2
Discuta los efectos sociales y
fisiológicos del uso y abuso del
etanol.
3
Incluya los efectos en la familia, el costo social y
los efectos sobre la salud a corto y largo plazo.
D.4.3
Describa y explique las técnicas
utilizadas para la detección de etanol
en el aliento, en sangre y en orina.
3
Incluya el uso del dicromato(VI) de potasio en
el alcoholímetro, los análisis de sangre y orina
por cromatografía, y la absorción de radiación
infrarroja o uso de una pila de combustible en el
intoxímetro.
D.4.4
Describa los efectos potenciadores
del etanol con otros medicamentos o
drogas.
2
Deben incluirse como ejemplos el aumento
del riesgo de hemorragia estomacal cuando se
consume con aspirina y el aumento del riesgo de
sedación fuerte con cualquier medicamento o
droga que produzca un efecto sedante sobre el
sistema nervioso central.
D.4.5
Identifique otros depresores que se
utilicen comúnmente y describa sus
estructuras.
2
Sólo se evaluará la mención de los usos del
diazepam (Valium®), nitrazepam (Mogadon®) y
clorhidrato de fluoxetina (Prozac®).
D5
Estimulantes
2 ½ horas
Obj.
D.5.1
Enumere los efectos fisiológicos de
los estimulantes.
1
D.5.2
Compare las anfetaminas con la
adrenalina (epinefrina).
3
Las anfetaminas y la epinefrina (adrenalina) son
químicamente semejantes puesto que ambas
derivan de la estructura de la feniletilamina.
Las anfetaminas mimetizan los efectos de la
epinefrina (adrenalina) y se conocen como
drogas simpaticomiméticas.
D.5.3
Discuta los efectos del consumo de
nicotina a corto y largo plazo.
3
Los efectos a corto plazo incluyen el aumento
de la frecuencia cardíaca y la presión arterial y
la reducción de la excreción de orina, así como
efectos estimulantes.
Los efectos a largo plazo incluyen el aumento
del riesgo de cardiopatías, trombosis coronaria y
úlceras pépticas.
Incluya también las propiedades adictivas de la
nicotina y los demás riesgos asociados con fumar
tabaco.
D.5.4
D6
Describa los efectos de la cafeína y
compare su estructura con la de la
nicotina.
Obj.
3
La cafeína es un estimulante respiratorio. Cuando
se consume en cantidades elevadas puede
provocar ansiedad, irritabilidad y falta de sueño.
Es un diurético débil. La cafeína y la nicotina
contienen un grupo amino terciario.
Antibacterianos
2 horas
D.6.1
Resuma el desarrollo histórico de las
penicilinas.
Obj.
2
Incluya el descubrimiento por Fleming y el
desarrollo posterior por Florey y Chain.
TdC: ¿en qué medida influye la serendipia en los
descubrimientos científicos?
D.6.2
Explique cómo actúan las penicilinas y
discuta los efectos de la modificación
de la cadena lateral.
3
Las penicilinas actúan por interferencia con
los productos químicos que las bacterias
necesitan para formar paredes celulares
normales. La modificación de la cadena lateral
produce penicilinas más resistentes a la enzima
penicilinasa.
D.6.3
Discuta y explique la importancia de
que el paciente cumpla el tratamiento
y el efecto de la prescripción excesiva
de penicilina.
3
Objetivo general 8: para que los
medicamentos antituberculosos sean
eficaces (con frecuencia se administran varios
medicamentos combinados), es necesario que se
cumpla estrictamente el régimen de tratamiento
recomendado.
El uso de penicilinas en la alimentación de
animales contribuye también al problema de la
resistencia.
D7
Antivíricos
1 ½ horas
Obj.
D.7.1
Indique las diferencias entre virus y
bacterias.
1
D.7.2
Describa las distintas formas de acción
de los medicamentos antivíricos.
2
110
Los medicamentos antivíricos pueden actuar
alterando el material genético celular para evitar
que el virus lo utilice para reproducirse. También
pueden evitar que los virus se multipliquen
bloqueando la actividad enzimática de la célula
huésped.
D.7.3
Discuta las dificultades asociadas con
la resolución del problema del sida.
Obj.
3
Dimensión internacional: las proteínas
específicas del VIH se unen a una proteína
receptora en ciertos glóbulos blancos (células T).
Debido a la capacidad mutante de los VIH y a que
su metabolismo está vinculado estrechamente
con el de la célula, es muy difícil aplicar un
tratamiento eficaz con medicamentos antivíricos
o desarrollar una vacuna eficaz.
Las dificultades que plantea el control y
tratamiento del VIH se ven exacerbadas por el
alto precio de los agentes antirretrovíricos y por
cuestiones socioculturales.
D8 Modo de acción de los medicamentos
2 ½ horas
Obj.
D.8.1
Describa la importancia de la isomería
geométrica en el modo de acción de
los medicamentos.
2
Los alumnos deben saber que los complejos
inorgánicos también pueden presentar isomería
cis-trans y que dos isómeros diferentes pueden
tener distintos efectos farmacológicos. Debe
incluirse como ejemplo el medicamento
anticancerígeno cisplatino.
D.8.2
Discuta la importancia de la
quiralidad en la acción de las drogas.
3
Los dos enantiómeros presentes en una
mezcla racémica de un medicamento pueden
tener efectos muy diferentes; es el caso, por
ejemplo, de la Talidomida. Un enantiómero de
la Talidomida alivia las náuseas del embarazo,
mientras que el otro produce deformidades en
las extremidades del feto.
D.8.3
Explique la importancia del efecto
de la penicilina sobre el anillo betalactámico.
3
La alta reactividad del grupo amido de la
estructura en anillo de cuatro componentes se
debe a la tensión existente en dicha estructura.
El anillo se abre de modo que la penicilina se
une mediante enlace covalente a la enzima
que sintetiza las paredes celulares bacterianas,
bloqueando así su actividad.
D.8.4
Explique por qué la diamorfina
(heroína) es más potente que la
morfina.
3
Los grupos hidroxilo polares de la morfina son
sustituidos por grupos éster no polares, lo que
facilita el transporte de la diamorfina al medio no
polar del sistema nervioso central.
D9 Diseño de medicamentos
2 ½ horas
D.9.1
Discuta el uso de una quimioteca en
el diseño de medicamentos.
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Obj.
3
Tradicionalmente, se sintetiza, uno por uno, un
gran número de compuestos relacionados y se
evalúan sus propiedades biológicas. Este método
lleva mucho tiempo y es caro.
111
Obj.
D.9.2
Explique la utilización de la química
combinatoria y en paralelo para
sintetizar nuevos medicamentos.
3
La química combinatoria se utiliza para sintetizar
un gran número de compuestos diferentes y
analizar su actividad biológica, generando una
“quimioteca combinatoria”. También puede
utilizarse la síntesis en paralelo, que produce
quimiotecas más pequeñas y más específicas.
Los alumnos deben conocer la importancia de la
química en fase sólida.
D.9.3
Describa el uso de computadores en
el diseño de medicamentos.
2
Es posible generar in silico modelos
tridimensionales de medicamentos y pueden
utilizarse programas informáticos de generación
de modelos de moléculas para el desarrollo y
evaluación virtuales de nuevos medicamentos.
D.9.4
Discuta cómo puede modificarse
la polaridad de una molécula para
aumentar su solubilidad en agua y
cómo facilita esto su distribución en el
organismo.
3
Los alumnos deben conocer la capacidad de
los grupos ácidos (ácidos carboxílicos) y básicos
(aminas) de formar sales iónicas, por ejemplo,
aspirina y clorhidrato de fluoxetina (Prozac®)
solubles.
D.9.5
Describa la utilización de auxiliares
quirales para formar el enantiómero
deseado.
2
Un auxiliar quiral se utiliza para convertir una
molécula no quiral en el enantiómero deseado,
evitando de esta forma la necesidad de separar
los enantiómeros de una mezcla racémica. Actúa
uniéndose a la molécula no quiral para crear las
condiciones estereoquímicas necesarias para
obligar a la reacción a seguir cierto camino.
Una vez que la nueva molécula se ha formado,
el auxiliar puede eliminarse (es reciclado) para
liberar el enantiómero deseado. Un ejemplo
es la síntesis del Taxol, un medicamento
anticancerígeno.
D10 Sustancias psicotrópicas
2 horas
Obj.
D.10.1
Describa los efectos de la
dietilamida del ácido lisérgico (LSD),
la mescalina, la psilocibina y el
tetrahidrocannabinol (THC).
2
D.10.2
Discuta las semejanzas y diferencias
estructurales entre el LSD, la
mescalina y la psilocibina.
3
Los alumnos deben conocer las semejanzas de
las tres drogas y compararlas con el anillo indol.
D.10.3
Discuta los argumentos a favor y en
contra de la legalización del cannabis.
3
Objetivo general 8: los argumentos a favor de
la legalización incluyen la capacidad del cannabis
de aliviar los síntomas de ciertas enfermedades.
Los argumentos en contra de la legalización
incluyen los posibles efectos perjudiciales y la
posibilidad de que los consumidores de cannabis
caigan en el consumo de drogas más duras.
112
Opción E: Química ambiental (15/22 horas)
Las actividades humanas hacen un uso intensivo de recursos limitados provenientes del aire, el agua y
el suelo. Muchas de estas actividades producen residuos que se acumulan en el medio ambiente y lo
contaminan, con cada vez más repercusiones locales y globales. Es esencial una comprensión de dicho
impacto más allá del estudio de la química. Esta opción ofrece numerosas oportunidades para discutir
cuestiones relativas al objetivo general 8 y a la dimensión internacional.
Los temas E1–E8 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas E9–E12 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
E1
Contaminación atmosférica
2 horas
Obj.
E.1.1
Describa las fuentes principales de
monóxido de carbono (CO), óxidos
de nitrógeno (NOx), óxidos de azufre
(SOx), partículas y compuestos
orgánicos volátiles (COV) en la
atmósfera.
2
Incluya las fuentes naturales y las antropógenas.
Se deben utilizar ecuaciones en caso pertinente.
E.1.2
Evalúe los métodos actuales para
reducir la contaminación del aire.
3
• CO: convertidores catalíticos
• NOx: convertidores catalíticos, control de la
proporción combustible/aire
• SOx: absorción alcalina, extracción en lecho
fluidizado con piedra caliza
• partículas: precipitación electrostática
• COV: convertidores catalíticos.
E2
Depósitos ácidos
1 ½ horas
Obj.
E.2.1
Indique qué se entiende por el
término depósitos ácidos y resuma sus
orígenes.
1
E.2.2
Discuta los efectos medioambientales
de los depósitos ácidos y los posibles
métodos para contrarrestarlos.
3
El término depósitos ácidos se refiere al proceso
por el cual partículas, precipitaciones y gases
ácidos abandonan la atmósfera. Se evaluarán
tanto los depósitos húmedos (lluvia, niebla y
nieve ácidas) como los depósitos secos (gases
y partículas ácidos). La lluvia es ácida por
naturaleza, debido a que contiene CO2 disuelto,
pero el pH de la lluvia ácida es menor de 5,6. La
causa de esta acidez son los óxidos de azufre
y de nitrógeno. Se evaluarán las ecuaciones de
la combustión de azufre y nitrógeno, y de la
formación de H2SO4, HNO2 y HNO3.
113
E3
El efecto invernadero
1 ½ horas
E.3.1
Describa el efecto invernadero.
Obj.
2
Los gases que causan el efecto invernadero
permiten la entrada de radiación solar de
longitud de onda corta, pero absorben la
radiación de la Tierra, de mayor longitud de
onda. Parte de la radiación absorbida se irradia
de nuevo a la Tierra.
TdC: algunas personas ponen en cuestión el
cambio climático, así como los motivos de los
científicos que han “exagerado” el problema.
¿Cómo pueden evaluarse la información
científica obtenida y los modelos utilizados
para predecir los efectos sobre las actividades
humanas?
E.3.2
Enumere los principales gases de
efecto invernadero, sus fuentes y
discuta sus efectos relativos.
3
Deben tenerse en cuenta los gases de efecto
invernadero siguientes: CH4, H2O, CO2, N2O y
clorofluorocarburos (CFC). Sus efectos dependen
de su abundancia y de su capacidad de absorber
la radiación de calor.
E.3.3
Discuta la influencia sobre
la atmósfera de la creciente
acumulación de gases de efecto
invernadero.
3
Los ejemplos incluirán: expansión térmica
de los océanos, fusión de los casquetes
polares, inundaciones, sequías, cambios en las
precipitaciones y las temperaturas, cambios
en los rendimientos y la distribución de los
cultivos comerciales, y cambios en la distribución
de plagas y de organismos portadores de
enfermedades.
E4
1 ½ horas
E.4.1
Describa los procesos naturales de
formación y descomposición del
ozono en la estratosfera.
Obj.
2
Formación:
luz UV
O2 −−−−→
2O•
O2 + O• −−−−→ O 3
Descomposición:
luz UV
O3 −−−−→
O 2 + O•
O3 + O• −−−−→ 2O 2
E.4.2
Enumere los contaminantes que
descomponen el ozono y sus fuentes.
1
Se incluyen como ejemplos los
clorofluorocarburos (CFC) y los óxidos de
nitrógeno (NOx).
E.4.3
Discuta las alternativas a los CFC
mencionando sus propiedades.
3
Las alternativas incluyen hidrocarburos,
fluorocarburos e hidrofluorocarburos (HFC).
Incluya la toxicidad, la inflamabilidad, la relativa
debilidad del enlace C−Cl y la capacidad de
absorber radiación infrarroja.
114
E5
Oxígeno disuelto en el agua
1 ½ horas
Obj.
E.5.1
Resuma el concepto de demanda
bioquímica de oxígeno (DBO) como
medida de la presencia en el agua de
desechos que consumen oxígeno.
2
E.5.2
Distinga entre descomposición
aeróbica y anaeróbica de la materia
orgánica presente en el agua.
2
E.5.3
Describa el proceso de la
eutrofización y sus efectos.
2
E.5.4
Describa la fuente y los efectos de la
contaminación térmica del agua.
2
E6
Utilice las ecuaciones rédox pertinentes.
Tratamiento de aguas
2 ½ horas
E.6.1
Enumere los contaminantes primarios
presentes en las aguas residuales e
identifique sus fuentes.
Obj.
2
Se incluyen los ejemplos siguientes: metales
pesados, plaguicidas, dioxinas, bifenilos
policlorados (PCB), materia orgánica, nitratos y
fosfatos.
Objetivo general 7: pueden utilizarse bancos
de datos y hojas de cálculo.
E.6.2
Resuma las etapas primaria,
secundaria y terciaria del tratamiento
de aguas residuales, e indique la
sustancia que se elimina en cada
etapa.
2
En el tratamiento primario se debe estudiar la
filtración y la sedimentación.
En el tratamiento secundario, mencione la
utilización de oxígeno y bacterias (por ejemplo, el
proceso con lodos activos).
Incluya la eliminación de metales pesados,
fosfatos y nitratos por procesos químicos o
biológicos.
E.6.3
Evalúe el proceso de obtención de
agua dulce a partir de agua de mar
mediante destilación múltiple y
ósmosis inversa.
115
E7
Suelo
2 ½ horas
E.7.1
Discuta la salinización, el agotamiento
de nutrientes y la contaminación
como causas de la degradación del
suelo.
Obj.
3
Salinización: es el resultado del riego continuado
del suelo. Las aguas de riego contienen sales
disueltas que permanecen en el suelo tras la
evaporación del agua. En suelos con drenaje
deficiente las sales no son arrastradas por el agua
y comienzan a acumularse en la capa superior
del suelo. Las plantas no pueden crecer en suelos
demasiado salinos.
Agotamiento de nutrientes: la agricultura
perturba el ciclo normal de los nutrientes en
la cadena trófica del suelo, puesto que en la
recolección se retiran todos los nutrientes y
minerales que los cultivos han absorbido del
suelo durante su crecimiento. Las prácticas
dirigidas a paliar el agotamiento de nutrientes
pueden contribuir a empeorar la contaminación
ambiental.
Contaminación: es la consecuencia del uso
de productos químicos como plaguicidas y
fertilizantes. Estos productos pueden perturbar
la cadena trófica del suelo, reducir su diversidad
biológica y, en último término, estropearlo.
Los productos químicos también pueden ser
arrastrados por el agua hasta alcanzar las aguas
superficiales y filtrarse a través del suelo hasta
contaminar las aguas subterráneas.
E.7.2
Describa la importancia de la materia
orgánica del suelo (MOS) para evitar
la degradación del suelo, y resuma sus
funciones físicas y biológicas.
2
El término materia orgánica del suelo (MOS)
se utiliza generalmente para referirse a los
componentes orgánicos del suelo, incluidos los
tejidos no descompuestos de plantas y animales,
los productos de su descomposición parcial y la
biomasa del suelo. Incluye:
• materiales orgánicos identificables de alta
masa molecular (por ejemplo, polisacáridos y
proteínas)
• sustancias más sencillas (por ejemplo,
azúcares, aminoácidos y otras moléculas
pequeñas)
• sustancias húmicas.
Las funciones de la MOS se pueden clasificar en
dos grupos generales.
• Biológicas: proporciona nutrientes (P, N, S) y,
por tanto, mejora la resistencia del sistema
suelo–planta.
• Físicas: mejora la estabilidad estructural,
influye en las propiedades de retención de
agua y altera las propiedades térmicas del
suelo.
116
E.7.3
Enumere los contaminantes orgánicos
comunes del suelo y sus fuentes.
Obj.
1
hidrocarburos derivados del petróleo, productos
químicos agrícolas, compuestos orgánicos
volátiles (COV), solventes, hidrocarburos
poliaromáticos (HPA), bifenilos policlorados (PCB),
compuestos organoestánnicos y compuestos
orgánicos semivolátiles (COSV).
fin bancos de datos y hojas de cálculo.
E8
Residuos
2 horas
Obj.
E.8.1
Resuma y compare los diversos
métodos de evacuación de residuos.
3
E.8.2
Describa el reciclado de productos
de metal, vidrio, plástico y papel, y
resuma sus ventajas.
2
E.8.3
Describa las características y fuentes
de los diferentes tipos de residuos
radiactivos.
2
E.8.4
Compare los métodos de
almacenamiento y evacuación de
los diferentes tipos de residuos
radiactivos.
3
Cite como ejemplos los vertederos y la
incineración.
Incluya tanto los residuos radiactivos de baja
intensidad como los de alta intensidad.
E9 Disminución de la capa de ozono
1 hora
E.9.1
Explique cómo la disociación del O2
y O3 depende de la longitud de onda
de la luz.
Obj.
3
λ = 242 nm
O2 −−→ 2O•
λ = 330 nm
O3 −−→ O2 + O•
La energía necesaria se debe relacionar con los
enlaces en el O2 y en el O3.
E.9.2
Describa el mecanismo de la
descomposición catalítica del O3 por
acción de los CFC y los NOx.
Obj.
2
Por ejemplo:
CCI2F2 −−→ CCIF2 + CI•
CI• + O3 −−→ ClO• + O2
CIO• + O• −−→ O2 + CI•
y
NO + O3 −−→ NO2 + O2
NO2 + O• −−→ NO + O2
El efecto neto es:
O3 + O• −−→ 2O2
E.9.3
Resuma las razones que justifican la
mayor descomposición del ozono en
las regiones polares.
2
Considere la variación estacional de temperatura
en la alta atmósfera. Haga referencia a la catálisis
superficial sobre las partículas de hielo.
E10 Niebla contaminante (smog)
2 horas
Obj.
E.10.1
Indique la fuente de los
contaminantes primarios y las
condiciones necesarias para la
formación de smog fotoquímico.
1
Deben discutirse los COV y NOx, la inversión
térmica, la ausencia de viento y la ubicación de
ciudades en depresiones geográficas.
E.10.2
Resuma la formación de
contaminantes secundarios en el
smog fotoquímico.
2
Se incluyen como ejemplos el NO2, el O3, los
aldehídos y los peroxiacetilnitratos (PAN). Debe
destacarse la función de los radicales libres y la
luz solar.
Objetivo general 7: pueden utilizarse bancos
de datos y técnicas basadas en sistemas de
información geográfica (SIG) tridimensionales y
tetradimensionales.
118
E11 Depósitos ácidos
1 hora
E.11.1
Describa el mecanismo del depósito
de ácidos en el que intervienen los
óxidos de nitrógeno y óxidos de
azufre.
Obj.
2
Formación de radicales hidroxilo:
H2O + O3 −−→ 2HO• + O2
o bien
H2O + O• −−→ 2HO•
HO• + NO2 −−→ HNO3
HO• + NO −−→ HNO2
HO• + SO2 −−→ HOSO2 •
HOSO2 •+ O2 −−→ HO2 •+ SO3
(SO3 + H2O −−→H2SO4 )
E.11.2
Explique la función que desempeña el
amoníaco en el depósito de ácidos.
3
En la atmósfera, el amoníaco neutraliza en gran
medida los ácidos formados, transformándolos
en sales amónicas. Las sales amónicas poco
ácidas, (NH4)2SO4 y NH4NO3, formadas en la
atmósfera penetran en el suelo o son arrastradas
de la atmósfera por la lluvia. Al depositarse el
NH4+ y penetrar en el suelo, pueden producirse
procesos de nitrificación y acidificación:
NH+4 + 2O2 −−→2H+ + NO3− + H2O
E12 Agua y suelo
3 horas
Obj.
eliminación de iones de metales
pesados, fosfatos y nitratos del agua
mediante precipitación química.
3
E.12.2
Indique lo que significa el término
capacidad de intercambio catiónico
(CIC) y resuma su importancia.
2
Se llama capacidad de intercambio catiónico a la
cantidad de cationes intercambiables presentes
en una arcilla. Incluya las ecuaciones pertinentes.
E.12.3
Discuta los efectos del pH del suelo
sobre la capacidad de intercambio
catiónico y la disponibilidad de
nutrientes.
3
Considere los siguientes ejemplos de nutrientes:
Ca, Mg, Fe, Al, P, N, S, Cu y Zn. Utilice las
ecuaciones pertinentes.
E.12.1
© Organización del Bachillerato Internacional, 2007 Sea el equilibrio formado por un metal M y un no
metal X:
+
��
�
MX ( s )�
�
� M ( aq ) + X ( aq )
La Keq de este sistema responde a la fórmula
Ksp = [M+][X−] y se conoce como producto de
solubilidad. Los alumnos deben ser capaces
de resolver problemas relativos a este tipo de
equilibrio, en los que se incluye el efecto del ion
común.
119
E.12.4
Describa las funciones químicas de la
materia orgánica del suelo (MOS).
Obj.
2
Incluya las siguientes:
• contribuye a la capacidad de intercambio
catiónico
• mejora la capacidad del suelo de amortiguar
los cambios del pH
• se une a compuestos orgánicos e inorgánicos
del suelo
• reduce los efectos perjudiciales para el medio
ambiente de los plaguicidas, los metales
pesados y otros contaminantes, uniéndose a
los mismos
• forma complejos estables con cationes.
Opción F: Química de los alimentos (15/22 horas)
La química de los alimentos estudia la composición y las propiedades de los alimentos, los cambios
químicos que sufren durante su manipulación, transporte y almacenamiento, y los principios en los que
se basa la mejora de los alimentos. La finalidad de esta opción es dar a conocer a los alumnos la química
de moléculas importantes de los alimentos y la contribución de la química (en el pasado y en el presente)
al mantenimiento y mejora de la calidad y el costo de los alimentos, así como a proporcionar alimentos
suficientes e seguros. Los alumnos deben ser capaces de reconocer y distinguir algunas estructuras
importantes y grupos funcionales de interés. No es necesario memorizar fórmulas complejas, ya que el
Cuadernillo de datos de Química incluye estructuras y ejemplos de algunas moléculas de los alimentos. Se
sugiere que los profesores adopten un método de enseñanza contextual y que fomenten el interés por
cuestiones de relevancia local y global.
Los temas F1–F6 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas F7–F10 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
F1
Grupos de alimentos
2 horas
F.1.1
Distinga entre alimento y nutriente.
Obj.
2
Alimento: “toda sustancia, elaborada,
semielaborada o bruta, que se destina al
consumo humano, incluyendo las bebidas,
el chicle y cualesquiera otras sustancias que
se utilicen en la fabricación, preparación o
tratamiento de los alimentos, pero no incluye los
cosméticos, el tabaco ni las sustancias utilizadas
solamente como medicamentos.” (Definición del
Codex Alimentarius (FAO/OMS), 2005)
Nutriente: cualquier sustancia obtenida a partir
de los alimentos y que el organismo utiliza para
proporcionar energía, regular el crecimiento, o
mantener y reparar los tejidos del organismo. Se
consideran nutrientes las proteínas, los lípidos, los
hidratos de carbono, las vitaminas, los minerales
y el agua.
120
F.1.2
Describa la composición química
de los lípidos (grasas y aceites), los
hidratos de carbono y las proteínas.
Obj.
2
Las grasas y aceites son triésteres (triglicéridos)
formados por tres moléculas de ácidos grasos
(ácidos carboxílicos) de cadena larga y una
molécula de glicerina.
Los hidratos de carbono más sencillos son los
monosacáridos. Contienen un grupo carbonilo
(C=O) y al menos dos grupos hidroxilo (–OH), y
su fórmula empírica es CH2O. Los monosacáridos
son las unidades estructurales de los disacáridos
y los polisacáridos.
Las proteínas están formadas por 2-aminoácidos.
F2
Grasas y aceites
3 horas
Obj.
F.2.1
Describa la diferencia estructural
entre los ácidos grasos saturados
e insaturados (monoinsaturados y
poliinsaturados).
2
La mayoría de las grasas naturales contienen
una mezcla de ácidos grasos saturados,
monoinsaturados y poliinsaturados, y se
clasifican en función del tipo predominante de
insaturación que presentan.
F.2.2
Prediga el grado de cristalización
(solidificación) y el punto de fusión
de grasas y aceites a partir de su
estructura, y explique la importancia
de esta propiedad en el hogar y en la
industria.
3
Las grasas sólidas suelen ser más propensas a
cristalizar, más saturadas y con ácidos grasos de
cadena más larga. Los lípidos monoinsaturados
(aceites de oliva, de colza y de cacahuete) y los
poliinsaturados (de cártamo, de girasol, de maíz,
de pescado, linoleico y linolénico) son líquidos, y
los lípidos saturados (aceites de palma y de coco,
manteca, mantequilla, grasa de repostería) son
sólidos a temperatura ambiente.
El punto de fusión de los ácidos grasos se
incrementa al aumentar su masa molecular
relativa y al aumentar su grado de saturación.
La elección de grasas y aceites para cocinar
se realiza basándose en su punto de fusión.
Por ejemplo, la manteca de cacao funde a una
temperatura cercana a la temperatura corporal,
y las grasas utilizadas en repostería funden en un
intervalo amplio de temperaturas.
Los ácidos grasos cis (cuyos átomos de hidrógeno
están al mismo lado del doble enlace carbono–
carbono) tienen menor punto de fusión que los
ácidos grasos trans (cuyos átomos de hidrógeno
están en lados opuestos del doble enlace
carbono–carbono).
F.2.3
Deduzca la estabilidad de grasas y
aceites a partir de su estructura.
3
Las grasas saturadas son más estables que
las insaturadas. Los enlaces dobles carbono–
carbono de las grasas insaturadas reaccionan
con oxígeno (autooxidación), hidrógeno
(hidrogenación), luz (fotooxidación) y con
enzimas, en presencia de calor y agua (hidrólisis).
fin bancos de datos y hojas de cálculo.
Obj.
F.2.4
Describa el proceso de hidrogenación
de grasas insaturadas.
2
La adición de hidrógeno al doble enlace
carbono–carbono de un ácido graso en
presencia de calor (140–225 °C), presión y un
catalizador metálico (Zn, Cu, Ni) en partículas
muy pequeñas aumenta su grado de saturación;
la hidrogenación puede ser parcial o completa.
F.2.5
la hidrogenación de grasas y aceites.
3
Ventajas:
• transforma un aceite líquido en una sustancia
semisólida o sólida, acercando el punto de
fusión de una grasa insaturada al de una grasa
saturada
• reduce la velocidad de oxidación (la
estabilidad se incrementa al aumentar la
saturación)
• aumenta la dureza
• controla la textura y la plasticidad
(consistencia).
Desventajas:
• las grasas monoinsaturadas y poliinsaturadas
son más cardiosaludables que las saturadas
• en la hidrogenación parcial pueden formarse
ácidos grasos trans
• los ácidos grasos trans son difíciles de
metabolizar, se acumulan en el tejido graso,
son difíciles de excretar del organismo,
aumentan los niveles de colesterol LDL (malo)
y son una fuente de energía de baja calidad.
F3
Tiempo de conservación
4 horas
Obj.
F.3.1
Explique el significado del término
tiempo de conservación.
3
El tiempo de conservación de un alimento
termina cuando deja de tener la calidad
esperada, que desean los consumidores, por
haber sufrido cambios de sabor, olor, textura
o apariencia (color, masa) o por haber sido
contaminado por microorganismos.
F.3.2
Discuta los factores que afectan al
tiempo de conservación y la calidad
de los alimentos.
3
Los factores químicos que disminuyen el tiempo
de conservación incluyen:
• contenido de humedad: pérdida de
nutrientes, pardeamiento y enranciamiento; la
vulnerabilidad al deterioro microbiológico de
los alimentos secos se incrementa al aumentar
su contenido de humedad
• cambios químicos, por ejemplo, del pH:
sabores no deseables, cambios de color,
pardeamiento y pérdida de nutrientes
• luz: enranciamiento, pérdida de vitaminas y
pérdida de intensidad de los colores naturales
• temperatura: varía la velocidad a la que se
producen otras formas de deterioro
• contacto con el aire.
122
Obj.
F.3.3
Describa la rancidez de las grasas.
2
La rancidez es la percepción en los lípidos de
características organolépticas que percibimos
como no deseables por su olor, sabor, textura o
apariencia desagradables.
F.3.4
Compare los procesos de
enranciamiento hidrolítico y oxidativo
en los lípidos.
3
Enranciamiento hidrolítico: la descomposición
de un lípido en sus componentes: ácidos grasos
y glicerina. Se desarrolla más rápidamente en
presencia de enzimas (lipasas), calor y humedad.
En la fritura por inmersión, la presencia de agua
en el alimento y las temperaturas altas aumentan
la velocidad de la hidrólisis. Ejemplos de ácidos
grasos de sabor no deseable:
• los ácidos butanoico, hexanoico y octanoico
en la leche rancia
• los ácidos palmítico, esteárico y oleico
(confieren un sabor aceitoso o graso al
chocolate)
• el ácido láurico confiere en los sucedáneos de
manteca de cacao un sabor jabonoso a los
aceites de palma y de coco
• el ácido butanoico en la mantequilla.
Enranciamiento oxidativo: oxidación de las
cadenas de ácidos grasos, típicamente por la
adición de oxígeno al doble enlace carbono–
carbono de ácidos grasos insaturados. Los
pescados grasos (como el arenque y la caballa)
contienen una proporción alta de ácidos grasos
insaturados y son propensos al enranciamiento
oxidativo. El proceso puede ser catalizado por la
luz (fotooxidación) y enzimas. No se evaluarán
los pormenores de la reacción en cadena de los
radicales libres.
F.3.5
Describa formas de minimizar la
velocidad de enranciamiento y
prolongar el tiempo de conservación
de los alimentos.
Obj.
2
Procesamiento; se incluyen los ejemplos
siguientes:
• limitar la hidrólisis por lipasas almacenando
los productos lácteos a temperaturas bajas
(refrigeración)
• reducir la exposición a la luz durante el
almacenamiento o almacenar en vidrio de
color
• mantener un contenido de humedad bajo
durante el procesamiento (añadir sal o azúcar,
ahumar).
Envasado; se incluyen los ejemplos siguientes:
• uso de un gas inerte, que cubre los alimentos
y reduce al mínimo su contacto con el
oxígeno
• uso de envases con cierre hermético o de
películas de envasado con permeabilidad baja
a los gases
• reducir al mínimo la cantidad de aire presente
en el espacio que hay por encima del aceite y
de las conservas.
Incorporación de aditivos; se incluyen los
ejemplos siguientes:
• sulfito de sodio, hidrogenosulfito de sodio
y ácido cítrico para retrasar el comienzo del
pardeamiento no enzimático
• nitrito y nitrato de sodio y de potasio
para curar carnes, fijar colores e inhibir
microorganismos
• benzoato de sodio y ácido benzoico como
agentes antimicrobianos en zumos de frutas,
bebidas carbonatadas, encurtidos y sauerkraut
(col fermentada)
• ácido sórbico, ácido propanoico, propanoato
de calcio y de sodio para retrasar el
crecimiento de mohos y bacterias en panes y
quesos
• ácido etanoico y ácido benzoico para retrasar
el crecimiento de mohos y bacterias en
productos encurtidos de carne y pescado, así
como para aportar sabor.
F.3.6
Describa los métodos tradicionales
utilizados por diferentes culturas para
ampliar el tiempo de conservación de
alimentos.
2
Objetivo general 8: algunos ejemplos son
fermentación, elaboración de conservas,
encurtido, salado, secado y ahumado.
F.3.7
Defina el término antioxidante.
1
Una sustancia que retrasa el comienzo de la
oxidación o reduce su velocidad. Se utiliza
para ampliar el tiempo de conservación de los
alimentos.
124
F.3.8
Enumere ejemplos de antioxidantes
naturales y sus fuentes.
Obj.
1
Son antioxidantes naturales:
• la vitamina C (ácido ascórbico), presente en
cítricos, pimientos verdes, brócoli, verduras de
hoja verde, fresas, coles crudas y patatas
• la vitamina E, presente en germen de trigo,
frutos secos, semillas, cereales integrales,
verduras de hoja verde, aceites vegetales,
como el de colza, y soja (los antioxidantes
presentes en la vitamina E se llaman
tocoferoles)
• β-caroteno, presente en zanahorias,
calabacines, brócoli, batatas, tomates, repollo,
melón cantalupo, melocotones y albaricoques
• selenio, presente en pescados, mariscos,
carnes rojas, huevos, cereales, pollo y ajo.
F.3.9
Compare las características
estructurales de los principales
antioxidantes sintéticos de los
alimentos.
3
Ejemplos: 2- y 3-terc-butil-4-hidroxianisol (BHA),
3,5-di-terc-butil-4-hidroxitolueno (BHT), galato de
propilo (PG), 2,4,5-trihidroxibutirofenona (THBP) y
terc-butilhidroquinona (TBHQ).
F.3.10
Discuta las ventajas y desventajas
asociadas con los antioxidantes
naturales y sintéticos.
3
Ventajas:
• Las vitaminas naturales C y E y los
carotenoides reducen el riesgo de cáncer y
de cardiopatías inhibiendo la formación de
radicales libres.
• La vitamina C es vital para la producción de
hormonas y colágeno.
• El β-caroteno puede utilizarse como aditivo
en la margarina para proporcionar color
(amarillo) y como precursor de la vitamina A.
Desventajas:
• Los consumidores consideran los
antioxidantes sintéticos menos seguros
porque no se encuentran de forma natural en
los alimentos.
• Los antioxidantes naturales pueden aportar
color y mal sabor a los alimentos, y su
eficacia en la reducción de la velocidad de
enranciamiento puede ser menor que la de
los antioxidantes sintéticos.
• Los antioxidantes sintéticos son aditivos
alimentarios y su uso debe estar regulado por
políticas y leyes para garantizar que su uso en
los alimentos es seguro.
• Las políticas relativas al etiquetado y uso
seguro de los aditivos alimentarios pueden ser
difíciles de aplicar y vigilar, sobre todo en los
países en desarrollo y a nivel internacional.
F.3.11
Enumere algunos antioxidantes
presentes en los alimentos
tradicionales de diferentes culturas
que pueden tener ventajas para la
salud.
Ejemplos: té verde, cúrcuma, orégano, arándanos
(azules y rojos) y chocolate negro. Todos ellos se
han relacionado con la disminución de los niveles
de colesterol LDL (malo) y de azúcares en sangre,
la disminución de la presión arterial alta y la
prevención del desarrollo de células cancerosas.
125
F4
Color
3 horas
F.4.1
Distinga entre colorante y pigmento.
Obj.
2
Los colorantes son sustancias sintéticas
hidrosolubles con color aptas para uso
alimentario.
Los pigmentos son sustancias naturales con color
presentes en las células de plantas y animales.
F.4.2
Explique por qué tienen color los
pigmentos naturales.
3
El color de los alimentos se debe a su capacidad
de reflejar y absorber distintas longitudes de
onda de luz visible.
F.4.3
Describa la gama de colores y las
fuentes de los siguientes pigmentos
naturales: antocianinas, carotenoides,
clorofila y hemo.
2
Antocianinas:
• Son los pigmentos más abundantes en las
plantas.
• Son responsables de los colores rosa, rojo,
morado y azul de frutas y verduras como
los arándanos (rojos y azules), las fresas y las
frambuesas.
Carotenoides:
• Son los pigmentos más abundantes en la
naturaleza.
• Una gran mayoría son producidos por algas.
• Son precursores de la vitamina A.
• Presentan colores de la gama del amarillo, el
naranja y el rojo. Están presentes en plátanos,
zanahorias, tomates, sandías, pimientos rojos y
amarillos y azafrán.
• La astaxantina, de color rojo, cuando
está presente en forma de complejo con
proteínas proporciona el color azul o verde
característico de bogavantes y cangrejos y el
color rosa del salmón.
Clorofila: los principales pigmentos de las plantas
verdes, responsables de la captación de la
energía de la luz.
Hemo: el pigmento rojo presente en los glóbulos
rojos y en el tejido muscular.
El color rojo amoratado de la carne se debe a la
mioglobina.
126
F.4.4
Describa los factores que afectan
a la estabilidad del color de las
antocianinas, carotenoides, clorofila
y hemo.
Obj.
2
Deben incluirse los factores siguientes: oxidación,
cambio de temperatura, cambio de pH y
presencia de iones metálicos. Los alumnos deben
analizar espectros de absorción que demuestren
estos efectos.
Antocianinas: en solución acuosa, se produce un
equilibrio entre las cuatro formas estructurales
diferentes que depende del pH y de la
temperatura. Su estabilidad e intensidad de color
son mayores a pH y temperatura bajos.
+
��
�
��
�
(A) �
�
� ( AH ) �
�
�
quinoide
(azul)
flavilio
(rojo)
(B)
��
�
�
�
� (C)
base carbinol
(incolora)
chalcona
(incolora)
Forman complejos de coordinación de color
intenso con iones Fe3+ y Al3+, que pueden
provenir de los envases metálicos a los que
puede estar expuesta la fruta en conserva;
esto provoca la decoloración de este tipo de
productos. Se vuelven menos estables cuando se
exponen al calor, perdiendo intensidad de color y
adquiriendo color pardo.
Carotenoides: la presencia de múltiples enlaces
dobles carbono–carbono insaturados hace que
los carotenoides sean susceptibles a la oxidación
catalizada por la luz, metales e hidroperóxidos.
La oxidación ocasiona decoloración, pérdida de
actividad de vitamina A y olores no deseados.
Son estables hasta 50 °C y en el intervalo de
pH de 2 a 7 y, por consiguiente, la mayoría de
las formas de procesamiento no los degrada.
El calentamiento transforma el isómero trans
natural en el isómero cis.
Clorofila: su reacción al calentarla depende del
pH. La clorofila es estable en una solución básica
(pH 9) y es inestable en una solución ácida (pH 3).
La membrana celular de las plantas se deteriora
al calentarla, liberando ácidos que reducen el
pH. Este efecto hace que el átomo de magnesio
sea desplazado por dos iones de hidrógeno,
formándose el complejo feofitina, de color
pardo-oliváceo. Esta degradación celular que
se produce durante el calentamiento también
aumenta la susceptibilidad de la clorofila a la
fotodegradación.
Obj.
Hemo: durante la oxidación, el oxígeno se une a
la mioglobina (Mb), de color rojo amoratado, y a
la oximioglobina (MbO2), de color rojo. En la Mb y
la MbO2 el hierro del grupo hemo está en estado
de Fe2+. La Mb y la MbO2 pueden oxidarse,
mediante autooxidación, pasando el hierro del
grupo hemo de Fe2+ a Fe3+. En el estado de Fe3+
se llama metamioglobina (MMb) y tiene un color
rojo pardo indeseable. Se produce fácilmente
interconversión entre las tres formas.
(MbO )
2
oximioglobina
2+
rojo, Fe
(
)
��
�
�
�
�
(Mb )
��
�
�
�
�
mioglobina
rojo amoratado, Fe2+
(
)
(MMb )
metamioglobina
rojo pardo, Fe3+
(
)
La estabilidad del color y la velocidad de
formación de la MMb parda por autooxidación
pueden reducirse al mínimo almacenando la
carne en ausencia de oxígeno mediante películas
de envasado de baja permeabilidad a los gases.
Se saca el aire del envase y se inyecta un gas de
conservación (100% CO2).
F.4.5
128
Discuta los problemas de inocuidad
asociados al uso de colorantes
sintéticos en los alimentos.
3
Los tipos de colorantes cuyo uso está permitido
varían mucho de unos países a otros. Dada la
creciente importancia del comercio internacional,
la elaboración de leyes sobre colorantes es ahora
una cuestión de interés internacional.
F.4.6
Compare los dos procesos que
ocasionan el pardeamiento de los
alimentos: el pardeamiento no
enzimático (reacción de Maillard) y la
caramelización.
Obj.
3
En la comparación deben incluirse la
composición química de los alimentos afectados,
los factores que aumentan la velocidad del
pardeamiento, productos y ejemplos.
Reacción de Maillard: composición química de los
alimentos afectados, reacción de condensación
entre un grupo amino de un aminoácido o
proteína y un azúcar reductor (glucosa o lactosa).
La presencia del aminoácido lisina produce la
mayor intensidad de pardeamiento y la de la
cisteína la menor. Los alimentos que contienen
lisina, por ejemplo la leche, sufren pardeamiento
con facilidad.
• calentamiento de azúcar y nata para hacer
toffees, caramelos y dulce de leche
• chocolate con leche.
Se incluyen los siguientes efectos:
• colores deseables e indeseables (el color
característico pardo dorado es deseable)
• transformación del olor y el sabor (aroma a
caramelo).
Caramelización: composición química de los
alimentos afectados, alimentos con elevado
contenido de hidratos de carbono, sobre todo
sacarosa y azúcares reductores, sin compuestos
nitrogenados. Factores que aumentan la
velocidad de la reacción son la catálisis a pH
básico (superior a 9) o ácido (inferior a 3) y la
temperatura superior a 120°C, que se alcanza
durante el horneado y tostado de alimentos con
un contenido alto de azúcares.
Ejemplo: pardeamiento de la superficie de
huevos horneados.
Se incluyen los siguientes efectos:
• aromas volátiles a caramelo
• productos de caramelo color pardo.
F5
Alimentos modificados genéticamente
1 hora
Obj.
F.5.1
Defina el término alimento modificado
genéticamente (AMG).
1
Un alimento modificado genéticamente es
un alimento derivado o producido a partir de
un organismo modificado genéticamente. El
alimento puede ser sustancialmente diferente
o esencialmente igual que el alimento
convencional en composición, propiedades
nutritivas, sabor, olor, textura y características
funcionales.
F.5.2
Discuta los beneficios del uso de AMG
y las preocupaciones que generan.
3
Objetivo general 8: las ventajas potenciales
son las siguientes.
• Cultivos: mejor sabor y calidad, menor
tiempo de maduración, mayor contenido de
nutrientes y rendimiento, mayor resistencia
a enfermedades, plagas y herbicidas,
enriquecimiento del arroz con vitamina A.
• Animales: mayor resistencia, productividad
y eficiencia de conversión de los alimentos,
mayores rendimientos de leche y huevos,
mejor salud de los animales.
• Medio ambiente: herbicidas e insecticidas
ecológicos, de bajo impacto ambiental,
conservación del suelo, el agua y la energía,
mejora de la gestión de los residuos naturales.
Las preocupaciones potenciales son las
siguientes:
• asociación con una mayor incidencia de
alergias (en las personas que intervienen en su
procesamiento)
• riesgo de modificar la composición de un
régimen alimenticio equilibrado por la
alteración de la calidad nutricional natural de
los alimentos.
TdC: los AMG plantean cuestiones de conflictos
de conceptos y valores. Examine los hechos, las
estadísticas, las imágenes y el lenguaje utilizados
en el debate sobre su uso.
¿La ciencia está, o debe estar, al margen de los
valores? ¿Qué repercusiones tiene su respuesta
para la reglamentación de la ciencia? ¿Quién
debe decidir si se emprenden determinadas
vías de investigación? ¿Quién debe determinar
las prioridades en el financiamiento de la
investigación?
130
F6
Textura
2 horas
Obj.
F.6.1
Describa un sistema disperso
(dispersión) en alimentos.
2
F.6.2
Distinga entre los siguientes tipos
de sistemas dispersos: suspensiones,
emulsiones y espumas en alimentos.
2
F.6.3
Describa la acción de los
emulsionantes.
2
Un sistema disperso es una mezcla cinéticamente
estable de una fase en otra fase que es, en gran
medida, inmiscible con la primera.
Emulsionantes:
• ayudan a formar emulsiones y espumas
• actúan como interfaz (superficie) entre las
fases líquida, sólida y gaseosa del sistema
disperso.
• son solubles en grasas y en agua.
Para elaborar una emulsión, se necesita aceite,
agua, un emulsionante y energía mecánica
(batido o mezclado).
Los estabilizantes impiden la separación de las
fases de las emulsiones y espumas.
F7 Enranciamiento oxidativo (autooxidación)
1 hora
F.7.1
Describa las etapas del mecanismo
de radicales libres que se produce
durante el enranciamiento oxidativo.
Obj.
2
Los intermediarios clave son los hidroperóxidos
(ROOH), que se degradan a aldehídos y cetonas
volátiles con fuertes aromas indeseables. Sufren
una oxidación y descomposición adicionales
generando aún más radicales libres.
1. Iniciación: formación de radicales libres. La Ea
de la formación de los primeros radicales libres
es alta y la descomposición de los ROOH necesita
catalizadores metálicos o exposición a la luz.
RH −−→ R• + H•
RH es cualquier ácido graso insaturado que
pueda perder un hidrógeno para formar radicales
libres.
2. Propagación: reacción en cadena de los
radicales libres. En estas reacciones, los radicales
libres actúan como propagadores.
R• +O2 −−→ ROO•
ROO• + RH −−→ R• + ROOH
3. Terminación: los radicales libres se combinan
para formar productos que no son radicales
libres.
R• + R• −−→ RR
R• + ROO• −−→ ROOR
ROO• + ROO• −−→ ROOR + O2
F8 Antioxidantes
1 hora
F.8.1
Explique las diferencias entre los tres
tipos principales de antioxidantes.
Obj.
3
1. Los antioxidantes (AH) inhiben la formación
de radicales libres en la etapa de iniciación de
la autooxidación o interrumpen la propagación
(reacción en cadena) de los radicales libres.
Los secuestradores de radicales libres forman
radicales libres estables y menos reactivos:
ROO• + AH −−→ ROOH + A•
Ejemplos: BHA, BHT, TBHQ y tocoferoles.
2. Los agentes quelantes reducen la
concentración de iones metálicos libres en
solución. Ejemplos: sales del EDTA y extractos de
plantas (romero, té, mostaza en polvo).
3. Agentes reductores (donantes de electrones)
y agentes que eliminan el oxígeno o reducen
su concentración. Ejemplos: ácido ascórbico
(vitamina C) y carotenoides.
F9 Estereoquímica de los alimentos
2 horas
F.9.1
Explique las tres convenciones
diferentes utilizadas para nombrar los
diferentes tipos de enantiómeros.
Obj.
3
El sistema D y L se utiliza comúnmente para los
hidratos de carbono y los aminoácidos, mientras
que la notación R y S se utiliza comúnmente
para otros estereoisómeros. Ambos se refieren
a las distintas configuraciones espaciales de los
enantiómeros.
La molécula de gliceraldehído se toma como
referencia para los isómeros D y L, y la regla
“CORN” se utiliza para los aminoácidos.
La notación +(d) y –(l) identifica los
estereoisómeros en función de la dirección en
la que hacen girar el plano de polarización de
la luz. Esta propiedad no se corresponde con la
configuración D, L o R, S.
132
F.9.2
Distinga entre las propiedades de
los diferentes enantiómeros de
estereoisómeros de los alimentos.
Obj.
2
Los diferentes enantiómeros tienen diferentes
sabores, olores y toxicidades. Pueden utilizarse
para determinar la autenticidad del alimento
y su grado de procesamiento. Por ejemplo, la
+(d)-carvona tiene sabor a semillas de alcaravea
y a eneldo, mientras que la -(l)-carvona sabe a
hierbabuena.
La mayoría de los aminoácidos naturales son de
la forma L. Los aminoácidos D tienen sabor dulce;
los aminoácidos L son insípidos. La mayoría de
los azúcares naturales son de la forma D y son
dulces. Por ejemplo:
• el +(d)-limoneno tiene aroma a naranjas,
mientras que el -(l)-limoneno huele a limones
• el aroma a frambuesa natural se debe a la
R-alfa-ionona; los aromas de frambuesa
sintéticos contienen tanto el isómero R como
el S; otros alimentos sintéticos contienen a
menudo una mezcla racémica de ambos
enantiómeros.
F10 Estructura química y color
3 horas
F.10.1
Compare las similitudes y las
diferencias en las estructuras de los
pigmentos naturales: antocianinas,
carotenoides, clorofila y hemo.
Obj.
3
Antocianinas: contienen la estructura flavonoide
característica C6C3C6 con enlaces dobles
conjugados. Se diferencian en el número de
grupos hidroxilo, metoxi (o ambos) presentes, en
los tipos, números y lugares de unión de azúcares
a la molécula, y en los tipos y números de ácidos
alifáticos o aromáticos unidos a los azúcares en la
molécula. Ejemplo: quercetina.
Carotenoides: la mayoría son derivados de un
polieno de 40 átomos de carbono, que puede
tener grupos terminales cíclicos y puede tener
además grupos funcionales oxigenados. Los
hidrocarburos carotenoides se conocen como
carotenos y los derivados oxigenados como
xantofilas. Ejemplos: α- y β-caroteno, vitamina A.
El hemo y la clorofila contienen una unidad plana
heterocílica llamada porfina, cuya estructura
contiene un sistema cíclico de enlaces dobles
conjugados. Las porfinas con sustituyentes en las
posiciones 1 a 8 se llaman porfirinas.
Clorofila: es un complejo magnesio y porfirina
en el que el doble enlace original entre las
posiciones 7 y 8 está saturado y contiene
un grupo R en el C3. Existe en dos formas, la
clorofila a y la b, que se diferencian en el grupo
sustituyente R. En la clorofila a, R es un grupo CH3
y en la clorofila b, R es un grupo CHO.
Hemo: la mioglobina es el pigmento principal del
tejido muscular y la hemoglobina es el pigmento
presente en la sangre. La mioglobina es un
complejo de globina (una proteína) y hemo (un
anillo de porfirina que contiene un átomo de
hierro central).
F.10.2
Explique por qué los compuestos de
las antocianinas, los carotenoides,
la clorofila y el hemo tienen color
mientras que otras moléculas
orgánicas son incoloras.
3
Se debe incluir la naturaleza de los cromóforos,
los efectos de los enlaces dobles conjugados y las
absorciones características. Los alumnos deben
comprender la relación entre la longitud de onda
de la energía absorbida y el color del alimento.
F.10.3
Deduzca si las antocianinas y los
carotenoides son hidrosolubles
o liposolubles a tenor de sus
estructuras.
3
Las antocianinas son hidrosolubles y los
carotenoides son liposolubles.
134
Opción G: Química orgánica avanzada (15/22 horas)
TdC: podría discutirse la relación entre un mecanismo de reacción y los datos experimentales que lo
justifican. Véase 16.2.2.
Los temas G1–G8 son troncales en el NM y el NS (15 horas).
Los temas G9–G11 son de ampliación sólo en el NS (7 horas).
G1
Reacciones de adición electrófila
3 horas
Obj.
G.1.1
Describa y explique los mecanismos
de adición electrófila de las
reacciones de los alquenos con
halógenos y haluros de hidrógeno.
3
G.1.2
Prediga y explique la formación del
producto principal desde el punto de
vista de las estabilidades relativas de
los carbocationes.
3
G2
Incluya la aplicación de la regla de Markovnikov
para predecir el producto principal en las
reacciones de alquenos asimétricos con reactivos
asimétricos.
Reacciones de adición nucleófila
2 horas
Obj.
G.2.1
Describa, con ecuaciones, la adición
de cianuro de hidrógeno a los
aldehídos y las cetonas.
2
G.2.2
Describa y explique el mecanismo de
la adición de cianuro de hidrógeno a
los aldehídos y las cetonas.
3
G.2.3
Describa, con ecuaciones, la hidrólisis
de las cianhidrinas para formar ácidos
carboxílicos.
2
G3
1 hora
Obj.
G.3.1
reacciones de deshidratación de los
alcoholes con ácido fosfórico para
formar alquenos.
2
G.3.2
Describa y explique el mecanismo
de la eliminación de agua de los
alcoholes.
3
Represente el catalizador ácido mediante H+.
135
G4
1 hora
G.4.1
G5
Describa, con ecuaciones,
las reacciones de la
2,4‑dinitrofenilhidracina con los
aldehídos y cetonas.
Obj.
2
Arenos
2 ½ horas
G.5.1
Describa y explique la estructura del
benceno utilizando pruebas físicas y
químicas.
Obj.
3
TdC: véase 14.3.1.
Como pruebas físicas, incluya una comparición
de las longitudes de los enlaces carbono–
carbono en los alcanos, los alquenos y el
benceno, y el número de isómeros estructurales
de fórmula C6H4X2.
Como pruebas químicas, incluya
una comparación de las entalpías de
hidrogenación del benceno, el ciclohexeno, el
1,3‑ciclohexadieno y el 1,3,5‑ciclohexatrieno,
así como la tendencia del benceno a sufrir
reacciones de sustitución con preferencia a las de
adición.
G.5.2
G6
Describa y explique las velocidades
relativas de hidrólisis de los
compuestos halogenados del
benceno en el anillo y en la cadena
lateral.
3
Sólo se evaluarán las reacciones con el ion OH–.
Química organometálica
2 ½ horas
Obj.
G.6.1
Resuma la formación de reactivos de
Grignard.
2
Incluya la reacción de los haluros de alquilo con
magnesio metálico.
G.6.2
reacciones de los reactivos de
Grignard con agua, dióxido de
carbono, aldehídos y cetonas.
2
Destaque la formación de moléculas orgánicas
con mayor número de átomos de carbono.
136
G7
Rutas de reacción
1 hora
G.7.1
Obj.
3
etapas.
ecuaciones.
G8
Reacciones ácido–base
2 horas
Obj.
G.8.1
Describa y explique las propiedades
ácidas del fenol y los fenoles
sustituidos en función de sus enlaces.
3
G.8.2
Describa y explique las propiedades
ácidas de los ácidos carboxílicos
sustituidos en función de sus enlaces.
3
G.8.3
Compare y explique la basicidad
relativa del amoníaco y las aminas.
3
Incluya una comparación de la acidez de los
alcoholes, el fenol y el 2,4,6‑trinitrofenol.
Incluya aminas primarias, secundarias y terciarias.
Incluya la formación de sales a partir de aminas y
la liberación de aminas de las sales con hidróxido
de sodio.
137
En los esquemas siguientes se resumen los tipos de compuestos y de reacciones correspondientes a esta
opción en el NM.
M
alqueno
dihaluro de alquilo
M
M
M
haluro de alquilo
1˚ alcohol
2° alcohol
Reactivo de Grignard
ácido carboxílico
aldehído o cetona
M
alcano
3˚ alcohol
cianhidrina
ácido hidroxicarboxílico
2,4-dinitrofenilhidrazona
G9 Reacciones de adición–eliminación
2 horas
G.9.1
G.9.2
138
Obj.
reacciones de anhídridos de ácidos
con nucleófilos para formar ácidos
carboxílicos, ésteres, amidas y amidas
sustituidas.
2
reacciones de cloruros de acilo
con nucleófilos para formar ácidos
carboxílicos, ésteres, amidas y amidas
sustituidas.
2
Incluya los nucleófilos siguientes: agua, alcoholes,
amoníaco y aminas.
La aspirina y el paracetamol pueden elaborarse
mediante reacciones de este tipo.
Incluya los nucleófilos siguientes: agua, alcoholes,
amoníaco y aminas.
G.9.3
Explique las reacciones de los cloruros
de acilo con nucleófilos por medio
de un mecanismo de adición–
eliminación.
Obj.
3
G10 Reacciones de sustitución electrófila
4 horas
G.10.1
Obj.
Describa, con ecuaciones, la nitración,
cloración, alquilación y acilación del
benceno.
2
G.10.2
Describa y explique los mecanismos
de nitración, cloración, alquilación y
acilación del benceno.
3
G.10.3
Describa, con ecuaciones, la nitración,
cloración, alquilación y acilación del
metilbenceno.
2
G.10.4
Describa y explique los efectos
orientadores y las velocidades de
reacción relativas de los distintos
sustituyentes del anillo bencénico.
3
para el anillo de benceno, así
Incluya el uso de
como fórmulas como C6H5NO2.
No se evaluará en este epígrafe la introducción
de más de un grupo en el anillo de benceno.
Incluya la formación de NO2+ por medio de
la reacción entre ácidos nítrico y sulfúrico
concentrados, y la formación de Cl+, R+ y RCO+
por medio de reacciones en las que interviene
cloruro de aluminio como catalizador portador
de halógenos.
Incluya los sustituyentes –CH3, –OH y –NO2.
Incluya los términos activador y desactivador.
Sólo se evaluará la introducción de un grupo
adicional, excepto en la formación del 2,4,6triclorofenol.
Los efectos orientadores pueden explicarse
desde el punto de vista de la distribución de
cargas de los intermediarios. El ligero aumento
de la reactividad debido a la presencia de –CH3
puede explicarse en función de su naturaleza
de dador de electrones. El gran aumento de la
reactividad debido a la presencia de –OH puede
explicarse en función de su cesión parcial de un
par de electrones no enlazado. La disminución
de la reactividad debida a la presencia de –NO2
puede explicarse en función de su naturaleza de
captador de electrones y a la ausencia de un par
de electrones no enlazado.
G11 Rutas de reacción
1 hora
G.11.1
Obj.
3
etapas.
ecuaciones.
En el esquema siguiente se resumen los tipos de compuestos y de reacciones correspondientes a esta
opción en el NS.
nitrobenceno
M
benceno
clorobenceno
nitroderivados
metilbenceno
cloroderivados
alquilderivados
acilderivados
M
M
M
acilbenceno
140
Química
Requisitos matemáticos
Todos los alumnos de Química del Programa del Diploma deberán ser capaces de:
•
realizar las operaciones aritméticas básicas: suma, resta, multiplicación y división
•
realizar cálculos con medias, decimales, fracciones, porcentajes, proporciones, aproximaciones y
recíprocas
•
utilizar la notación científica (por ejemplo, 3,6 × 106)
•
utilizar la proporción directa e inversa
•
resolver ecuaciones algebraicas sencillas
•
dibujar y trazar gráficas (utilizando escalas y ejes adecuados)
•
interpretar gráficas, incluyendo el significado de pendientes, variación de pendientes, intersecciones
con los ejes y áreas
•
interpretar datos presentados en diversas formas (por ejemplo, gráficas de barras, histogramas y
gráficas circulares).

Química

Transcripción

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