Plan de Lección Teknis | Termoquímica: Ley de Hess

Objetivo

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta fase del plan de lección es garantizar que los estudiantes comprendan los objetivos de la clase y la importancia de aprender la Ley de Hess para calcular las entalpías de las reacciones químicas. Desarrollar habilidades prácticas en este ámbito es crucial para preparar a los estudiantes ante los desafíos del mundo real en el mercado laboral, donde la termoquímica se aplica en diversas industrias como la farmacéutica, petroquímica y de materiales. También, esta base teórica y práctica es esencial para aquellos que deseen continuar carreras en campos científicos e ingenierías.

Objetivo Utama:

1. Explicar la Ley de Hess y su relevancia en la Termoquímica.

2. Demostrar cómo aplicar la Ley de Hess para calcular la entalpía de una reacción química.

Objetivo Sampingan:

1. Reforzar el concepto de entalpía de formación.
2. Presentar ejemplos prácticos de la aplicación de la Ley de Hess en el ámbito laboral.

Introducción

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa del plan de lección es asegurar que los alumnos comprendan los objetivos de la clase y la importancia de aprender la Ley de Hess para calcular las entalpías de las reacciones químicas. Desarrollar habilidades prácticas es crucial para preparar a los estudiantes ante los retos del mundo laboral, donde la termoquímica se aplica en diversas industrias como la farmacéutica, petroquímica y de materiales. Asimismo, esta base teórica y práctica es fundamental para quienes deseen seguir carreras en campos científicos e ingenierías.

Curiosidades y Conexión con el Mercado

⚡ Curiosidad: El principio detrás de la Ley de Hess fue descubierto por el químico suizo Germain Henri Hess en 1840, y desde entonces ha sido una herramienta clave para ingenieros y científicos.  Aplicación en el Mercado: En la industria petroquímica, por ejemplo, se utiliza la Ley de Hess para optimizar los procesos de refinación de petróleo, asegurando la eficiencia energética y la conservación de recursos. En la industria farmacéutica, es fundamental en la síntesis de compuestos que requieren un control preciso de la temperatura y la energía para garantizar su eficacia y seguridad.

Contextualización

La Ley de Hess es fundamental en la Termoquímica, una rama de la Química que se enfoca en los cambios de energía que se producen durante las reacciones químicas. Imagínate poder predecir la cantidad de calor que se libera o se absorbe en una reacción, algo crítico en procesos industriales como la elaboración de alimentos, combustibles y productos farmacéuticos. Esta predicción es posible gracias a la Ley de Hess, que nos permite calcular la entalpía de una reacción compleja a partir de reacciones más simples con entalpías conocidas.

Actividad Inicial

 Actividad Inicial: Presentar un video corto (3-5 minutos) que muestre la aplicación de la Ley de Hess en un proceso industrial, como la síntesis de un medicamento. Tras el video, lanzar la pregunta provocadora: '¿Cómo crees que la Ley de Hess puede influir en la eficiencia energética en las industrias químicas?' Invitar a los estudiantes a discutir en parejas y luego compartir sus ideas con la clase.

Desarrollo

Duración: (60 - 70 minutos)

El propósito de esta parte del plan de lección es ofrecer una comprensión práctica y aplicada de la Ley de Hess, permitiendo a los estudiantes desarrollar habilidades técnicas y analíticas relevantes para el mercado laboral. Al involucrar a los estudiantes en actividades de simulación y resolución de problemas, tendrán la oportunidad de aplicar conceptos teóricos en contextos reales, promoviendo un aprendizaje significativo y preparación para futuros desafíos.

Temas

1. Ley de Hess: Definición e Importancia

2. Entalpía de Formación

3. Cómo Usar la Ley de Hess para Calcular las Entalpías de las Reacciones

4. Ejemplos Prácticos de la Aplicación de la Ley de Hess en el Mercado Laboral

Reflexiones sobre el Tema

Guía a los estudiantes para que reflexionen sobre cómo la Ley de Hess puede impactar los procesos industriales y científicos. Pregunta: '¿De qué manera puede la habilidad de predecir la entalpía de una reacción influir en la eficiencia y seguridad de los procesos industriales?'. Anímales a pensar en ejemplos específicos, como la producción de medicamentos o la refinación de petróleo, y a discutir cómo el conocimiento termoquímico puede ser una ventaja competitiva en el mercado laboral.

Mini Desafío

Desafío Maker: Creando una Reacción Química Virtual

Los alumnos usarán un software de simulación química (como Simulaciones Interactivas de PhET u otra herramienta disponible) para modelar una serie de reacciones químicas y aplicar la Ley de Hess para calcular la entalpía de la reacción global.

1. Dividir la clase en grupos de 3-4 estudiantes.

2. Proporcionar acceso al software de simulación química a cada grupo.

3. Pedir a los grupos que elijan una reacción química compleja que deseen simular.

4. Guiarles para que identifiquen reacciones intermedias con entalpías conocidas y utilicen la Ley de Hess para calcular la entalpía de la reacción global.

5. Animar a los estudiantes a documentar cada paso del proceso, incluyendo ecuaciones químicas y cálculos de entalpía.

6. Después de la simulación, cada grupo deberá preparar una breve presentación (3-5 minutos) explicando el proceso que siguieron y los resultados obtenidos.

Aplicar la Ley de Hess en un contexto práctico y tecnológico, desarrollando habilidades de modelado y simulación que son muy valoradas en el mercado laboral.

**Duración: (35 - 45 minutos)

Ejercicios de Evaluación

1. Calcular la entalpía de la reacción global utilizando las siguientes reacciones intermedias y sus respectivas entalpías:

2. Reacción 1: A + B → C, ΔH = -100 kJ/mol

3. Reacción 2: C → D + E, ΔH = +50 kJ/mol

4. Reacción 3: E + F → G, ΔH = -30 kJ/mol

5. Determinar la entalpía de la reacción: A + B + F → D + G

6. Explicar cómo se puede usar la Ley de Hess para optimizar un proceso de producción industrial específico (elegir un ejemplo de una industria, como farmacéutica o petroquímica).

Conclusión

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa del plan de lección es consolidar los conocimientos adquiridos por los estudiantes, promoviendo una reflexión crítica sobre la aplicación práctica de la Ley de Hess. Al resumir el contenido y fomentar la discusión, el objetivo es asegurar que los estudiantes comprendan la relevancia del tema para el mercado laboral y estén preparados para utilizar las habilidades desarrolladas en contextos reales.

Discusión

Facilitar una discusión con los estudiantes sobre cómo se puede aplicar la Ley de Hess en diferentes contextos industriales y científicos. Invítales a compartir sus ideas de la actividad maker y ejercicios de fijación, destacando los desafíos que enfrentaron y las soluciones creativas que desarrollaron. Pregunta: '¿Cuáles fueron los principales aprendizajes al aplicar la Ley de Hess en la simulación? ¿Cómo puede ser útil esta herramienta en sus futuras carreras?'

Resumen

Resumir los contenidos clave presentados, enfatizando la definición de la Ley de Hess, la importancia de la entalpía de formación y la aplicación práctica de la Ley de Hess en el cálculo de las entalpías de las reacciones. Reforzar la conexión entre la teoría aprendida y sus aplicaciones en el mercado laboral, especialmente en las industrias farmacéuticas y petroquímicas.

Cierre

Explicar cómo la lección conectó la teoría, la práctica y las aplicaciones de la Ley de Hess. Resaltar la importancia del aprendizaje termoquímico para la eficiencia y seguridad de los procesos industriales. Concluir enfatizando que la capacidad de calcular entalpías de reacciones químicas es una habilidad valiosa y aplicable en diversos campos profesionales, desde la investigación académica hasta la industria.