Plan de Clase | Metodología Activa | Funciones Orgánicas: Nitrilo e Isonitrilo

Premisas: Este Plan de Clase Activa asume: una clase de 100 minutos de duración, estudio previo de los estudiantes tanto con el Libro, como con el inicio del desarrollo del Proyecto y que se elegirá una única actividad (entre las tres sugeridas) para realizarse durante la clase, ya que cada actividad está pensada para ocupar gran parte del tiempo disponible.

Objetivo

Duración: (5 - 10 minutos)

Esta etapa del plan de lecciones busca reforzar los conocimientos previos de los estudiantes sobre las funciones orgánicas de los nitrilos e isonitrilos, enfocándose en las diferencias estructurales y de comportamiento entre ambos grupos. Además, pretende preparar a los alumnos para aplicar estos conceptos de manera práctica, fomentando la curiosidad y el análisis crítico de la información que han aprendido en casa. Al concluir esta fase, los estudiantes deberían ser capaces de aplicar su conocimiento teórico en la resolución de problemas y debates en clase.

Objetivo Utama:

1. Capacitar a los estudiantes para comprender las diferencias clave entre nitrilos e isonitrilos, identificando sus estructuras, propiedades y aplicaciones específicas de cada grupo funcional.

2. Desarrollar la habilidad de identificar nitrilos de relevancia práctica y toxicología, como el cianuro de hidrógeno, y discutir las implicaciones de estos compuestos en la salud y la industria.

Objetivo Tambahan:

1. Estimular la curiosidad científica de los estudiantes mediante ejemplos prácticos y datos interesantes sobre el uso y toxicidad de los nitrilos e isonitrilos.
2. Fomentar las habilidades de comunicación y argumentación de los estudiantes al tratar los impactos ambientales y en la salud asociados con estos compuestos.

Introducción

Duración: (15 - 20 minutos)

La introducción tiene como finalidad captar la atención de los estudiantes con el tema de la lección, utilizando situaciones problemáticas que ponen en práctica sus conocimientos previos sobre nitrilos e isonitrilos. Además, la contextualización tiene el objetivo de mostrar la relevancia de estudiar estas funciones orgánicas en la vida diaria, despertando el interés de los alumnos a través de ejemplos reales y curiosidades, preparándolos para una discusión más profunda y aplicada en clase.

Situación Problemática

1. Imagina a un químico que está desarrollando nuevos plásticos biodegradables y debe elegir entre usar un nitrilo o un isonitrilo como precursor químico. ¿Qué aspectos debería considerar al seleccionar el compuesto, teniendo en cuenta sus estructuras y propiedades?

2. Imagina un accidente en una fábrica química que libera cianuro de hidrógeno, un nitrilo altamente tóxico. ¿Cómo deberían actuar los profesionales de emergencia para minimizar los riesgos para la salud pública, considerando las propiedades y toxicidad de los nitrilos?

Contextualización

Los nitrilos e isonitrilos son grupos funcionales con aplicaciones prácticas importantes, desde la producción de medicamentos hasta la fabricación de plásticos y disolventes. Por ejemplo, el cianuro de hidrógeno, un nitrilo, es conocido por su alta toxicidad y su uso en procesos industriales, como el electrochapado. Esta dualidad de propiedades, entre útiles y peligrosas, subraya la necesidad de estudiar estas funciones orgánicas para aprender a manipularlas y evitar consecuencias negativas en entornos industriales y para la salud pública.

Desarrollo

Duración: (65 - 75 minutos)

La etapa de Desarrollo está concebida para que los estudiantes apliquen de manera práctica e interactiva sus conocimientos teóricos sobre los nitrilos e isonitrilos. A través de actividades lúdicas y contextualizadas, se retará a los alumnos a resolver problemas, modelar estructuras y debatir sobre casos reales, fomentando el aprendizaje activo y colaborativo. Este enfoque tiene como meta consolidar la comprensión de los estudiantes sobre las características y aplicaciones de las funciones orgánicas, al tiempo que se estimula el análisis crítico y las habilidades para resolver problemas.

Sugerencias de Actividades

Se recomienda realizar solo una de las actividades sugeridas

Actividad 1 - Misterio en el Laboratorio: El Caso de los Nitrilos e Isonitrilos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Desarrollar habilidades de análisis estructural y deducción, aplicando conocimientos previos de nomenclatura y propiedades de los nitrilos e isonitrilos.

- Descripción: Los estudiantes se agrupan en equipos de hasta 5 personas, y cada grupo recibe un 'kit de investigación' que incluye modelos moleculares, muestras de sustancias como acetato de etilo, acetona, acetonitrilo e isocianato de metilo, además de hojas con descripciones de las propiedades y aplicaciones de los nitrilos e isonitrilos. Su misión es identificar, a través de pistas estructurales y propiedades, qué sustancia se utilizó en un supuesto 'delito químico' en un laboratorio ficticio.

- Instrucciones:

• Dividir la clase en grupos de hasta 5 estudiantes.

• Entregar los 'kits de investigación' a cada grupo.

• Cada grupo debe analizar las pistas estructurales y las propiedades para identificar la sustancia utilizada en el 'delito'.

• Presentar sus conclusiones en un informe, explicando el razonamiento lógico utilizado.

Actividad 2 - Creadores del Mundo: Modelando Materiales con Nitrilos e Isonitrilos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Estimular la comprensión visual y espacial de las estructuras moleculares, además de fomentar la creatividad y la capacidad de justificar decisiones científicas.

- Descripción: En esta actividad lúdica, los estudiantes, organizados en grupos, reciben el reto de construir modelos tridimensionales de moléculas basadas en nitrilos e isonitrilos, utilizando kits de modelado. Deben justificar sus elecciones de diseño en base a las propiedades y utilidades de cada compuesto.

- Instrucciones:

• Formar grupos de hasta 5 estudiantes.

• Entregar kits de modelado que contengan elementos para construir modelos moleculares.

• Elegir un nitrilo y un isonitrilo para modelar.

• Construir el modelo tridimensional justificando las decisiones de diseño basándose en propiedades y aplicaciones conocidas.

• Presentar el modelo a la clase y discutir las decisiones tomadas.

Actividad 3 - Detectives de Seguridad Química: Análisis de Accidentes con Nitrilos e Isonitrilos

> Duración: (60 - 70 minutos)

- Objetivo: Desarrollar habilidades de análisis crítico y aplicar conocimientos teóricos en situaciones reales, promoviendo la conciencia sobre la seguridad química.

- Descripción: Los estudiantes, en equipos, asumen el papel de investigadores de seguridad química. Reciben informes de accidentes reales que involucran nitrilos e isonitrilos y deben proponer medidas de prevención e intervención basadas en las propiedades químicas de estos compuestos.

- Instrucciones:

• Agrupar a los estudiantes en equipos de hasta 5.

• Entregar informes de accidentes a cada grupo.

• Cada grupo debe analizar las propiedades de los compuestos implicados en los accidentes y proponer medidas de seguridad adecuadas.

• Preparar una presentación de conclusiones y recomendaciones para la clase.

• Mantener una discusión sobre los diferentes enfoques y soluciones propuestas.

Retroalimentación

Duración: (15 - 20 minutos)

El objetivo de esta etapa es permitir que los estudiantes expresen el conocimiento adquirido y compartan sus experiencias, fomentando una comprensión más profunda e integrada de los conceptos de nitrilos e isonitrilos. La discusión grupal ayuda a consolidar el aprendizaje, identificar posibles lagunas en la comprensión y reforzar la aplicabilidad práctica del contenido estudiado. Además, permite al docente evaluar la comprensión de los estudiantes y aclarar cualquier duda que pueda surgir.

Discusión en Grupo

Al finalizar las actividades prácticas, reunir a todos los estudiantes para una discusión grupal. Comenzar con una breve introducción, explicando que el objetivo es compartir descubrimientos y percepciones obtenidas durante las actividades y promover una reflexión colectiva sobre la importancia de los nitrilos e isonitrilos. Sugerir que cada grupo elija un representante para presentar un resumen de lo aprendido y discutido en su equipo.

Preguntas Clave

1. ¿Cuáles fueron los mayores retos para distinguir los nitrilos de los isonitrilos durante las actividades prácticas?

2. ¿Cómo puede aplicarse el conocimiento sobre las propiedades y estructuras de los nitrilos e isonitrilos en situaciones reales, como en la industria o la salud?

3. ¿Hubo algún hallazgo sorprendente o interesante durante las actividades que cambiara su percepción inicial sobre estas funciones orgánicas?

Conclusión

Duración: (10 - 15 minutos)

El objetivo de esta fase es consolidar el aprendizaje de los estudiantes, asegurando que tengan una comprensión clara de los conceptos discutidos y puedan reconocer la aplicabilidad de este conocimiento en contextos prácticos y teóricos. Además, se busca reforzar la importancia del tema para el avance científico y tecnológico, preparando a los estudiantes para debates más profundos o futuras aplicaciones del conocimiento adquirido.

Resumen

Al finalizar la lección, el docente debe resumir y recapitular los puntos clave discutidos sobre nitrilos e isonitrilos, incluyendo sus estructuras, propiedades y aplicaciones. Es fundamental recordar a los estudiantes las diferencias fundamentales entre estos grupos funcionales y resaltar ejemplos prácticos mencionados, como el cianuro de hidrógeno y el isocianato de metilo, para fortalecer su comprensión.

Conexión con la Teoría

Durante la lección, se estableció de manera efectiva la conexión entre la teoría estudiada en casa y las actividades prácticas en clase. Los estudiantes pudieron aplicar sus conocimientos teóricos en la resolución de problemas y el modelado molecular, lo que contribuyó a consolidar su comprensión de los nitrilos e isonitrilos y su relevancia práctica. Además, las situaciones problemáticas y las discusiones grupales destacaron la importancia de estudiar estas funciones orgánicas en la vida real.

Cierre

Para finalizar, el docente debe enfatizar la importancia de los nitrilos e isonitrilos en la vida cotidiana, no solo en la industria química, sino también en aplicaciones médicas y ambientales. Discutir las implicaciones prácticas y la seguridad en el manejo de estos compuestos es crucial para preparar a los estudiantes para futuras carreras científicas o para que tomen decisiones informadas en su vida diaria.