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

Supuestos: Este Plan de Clase Activo supone: una clase de 100 minutos de duración, estudio previo de los alumnos tanto con el Libro, como con el inicio del desarrollo del Proyecto, y que se elegirá una sola actividad (de las tres sugeridas) para ser realizada durante la clase, ya que cada actividad está diseñada para ocupar gran parte del tiempo disponible.

Objetivos

Duración: (5 - 10 minutos)

Esta etapa del plan de clase tiene por finalidad consolidar los conocimientos previos de los alumnos sobre las funciones orgánicas nitrilos e isonitrilos, dirigiendo el enfoque hacia la comprensión de las diferencias estructurales y comportamentales entre estos grupos. Además, busca preparar a los alumnos para la aplicación práctica de estos conceptos, estimulando la curiosidad y el análisis crítico de la información aprendida en casa. Al final de esta etapa, los alumnos deberán estar aptos para aplicar el conocimiento teórico en la resolución de problemas y discusiones en el aula.

Objetivos Principales:

1. Capacitar a los alumnos a comprender las diferencias fundamentales entre nitrilos e isonitrilos, identificando estructuras, propiedades y aplicaciones específicas de cada grupo funcional.

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

Objetivos Secundarios:

1. Estimular la curiosidad científica de los alumnos a través de ejemplos prácticos y curiosidades sobre el uso y la toxicidad de nitrilos e isonitrilos.
2. Fomentar la capacidad de comunicación y argumentación de los alumnos al discutir sobre los impactos ambientales y de salud relacionados con estos compuestos.

Introducción

Duración: (15 - 20 minutos)

La introducción sirve para involucrar a los alumnos con el tema de la clase, utilizando situaciones problema que hagan uso práctico del conocimiento previo sobre nitrilos e isonitrilos. Además, la contextualización busca mostrar la relevancia del estudio de estas funciones orgánicas en la vida cotidiana, estimulando el interés de los alumnos a través de ejemplos reales y curiosidades, preparándolos para una discusión más profunda y aplicada en el aula.

Situaciones Basadas en Problemas

1. Imagina un químico que está trabajando para desarrollar nuevos plásticos biodegradables. Necesita decidir entre usar un nitrilo o un isonitrilo como precursor químico. ¿Qué factores debe considerar al elegir el compuesto base, considerando sus estructuras y propiedades?

2. Considera un escenario en el que ocurre un accidente en una fábrica química, liberando cianuro de hidrógeno, un nitrilo altamente tóxico. ¿Cómo deben actuar los profesionales de emergencia para minimizar los riesgos a la salud pública, considerando las propiedades y la toxicidad de los nitrilos?

Contextualización

Los nitrilos y isonitrilos son grupos funcionales con aplicaciones prácticas significativas, desde la producción de medicamentos hasta la fabricación de plásticos y disolventes. Por ejemplo, el cianuro de hidrógeno, un nitrilo, es notorio por su toxicidad y su uso en procesos industriales, como en la galvanoplastia. Esta dualidad de propiedades, entre útiles y peligrosas, destaca la importancia del estudio de estas funciones orgánicas para entender cómo manipular y evitar consecuencias indeseadas en entornos industriales y en la salud pública.

Desarrollo

Duración: (65 - 75 minutos)

La etapa de Desarrollo está diseñada para que los alumnos apliquen de manera práctica e interactiva los conocimientos teóricos sobre nitrilos e isonitrilos adquiridos previamente. A través de actividades lúdicas y contextualizadas, los alumnos serán desafiados a resolver problemas, modelar estructuras y discutir casos reales, promoviendo un aprendizaje activo y colaborativo. Este enfoque busca consolidar el entendimiento de los alumnos sobre las características y aplicaciones de las funciones orgánicas, además de fomentar habilidades de análisis crítico y solución de problemas.

Sugerencias de Actividades

Se recomienda realizar solo una de las actividades sugeridas

Actividad 1 - Misterio en el Laboratorio: El Caso de los Nitrilos y 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 alumnos son divididos en grupos de hasta 5 personas y cada grupo recibe un 'kit de investigación' que contiene modelos moleculares, muestras de sustancias como acetato de etilo, acetona, acetonitrilo y metil isocianato, y fichas con descripciones de propiedades y aplicaciones de los nitrilos y isonitrilos. El desafío es identificar, a través de pistas estructurales y propiedades, qué sustancia fue utilizada en un supuesto 'crimen químico' en un laboratorio ficticio.

- Instrucciones:

• Dividir la clase en grupos de hasta 5 alumnos.

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

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

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

Actividad 2 - Constructores de Mundos: Modelado de 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 elecciones científicas.

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

- Instrucciones:

• Formar grupos de hasta 5 alumnos.

• Distribuir kits de modelado que incluyen elementos para la construcción de modelos moleculares.

• Elegir un nitrilo y un isonitrilo para modelar.

• Construir el modelo tridimensional justificando las elecciones de diseño con base en las 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 aplicación de conocimientos teóricos en situaciones reales, promoviendo la concienciación sobre seguridad química.

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

- Instrucciones:

• Organizar a los alumnos en grupos de hasta 5.

• Distribuir los informes de accidentes a cada grupo.

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

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

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

Retroalimentación

Duración: (15 - 20 minutos)

El propósito de esta etapa es permitir que los alumnos articulen el conocimiento adquirido y compartan sus experiencias, promoviendo una comprensión más profunda e integrada de los conceptos de nitrilos e isonitrilos. La discusión en grupo ayuda a consolidar el aprendizaje, identificar lagunas de comprensión y reforzar la aplicabilidad práctica del contenido estudiado. Además, permite al profesor evaluar la comprensión de los alumnos y aclarar cualquier duda remanente.

Discusión en Grupo

Al final de las actividades prácticas, reúna a todos los alumnos para una discusión en grupo. Inicie la discusión con una breve introducción, explicando que el objetivo es compartir los descubrimientos y perspectivas obtenidos durante las actividades y promover una reflexión colectiva sobre la importancia de los nitrilos e isonitrilos. Sugiera que cada grupo seleccione un representante para presentar un resumen de lo que se aprendió y discutió en su equipo.

Preguntas Clave

1. ¿Cuáles fueron los mayores desafíos al diferenciar los nitrilos de los isonitrilos en las actividades prácticas?

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

3. ¿Hubo alguna sorpresa o descubrimiento interesante durante las actividades que alteró su percepción inicial sobre estas funciones orgánicas?

Conclusión

Duración: (10 - 15 minutos)

El propósito de esta etapa es consolidar el aprendizaje de los alumnos, asegurando que tengan una comprensión clara de los conceptos abordados y puedan reconocer la aplicabilidad de estos conocimientos en contextos prácticos y teóricos. Además, se busca reforzar la importancia del tema para el avance científico y tecnológico, preparando a los estudiantes para discusiones más profundas o aplicaciones futuras del conocimiento adquirido.

Resumen

En la conclusión de la clase, el profesor debe resumir y recapitular los puntos principales abordados sobre los nitrilos e isonitrilos, incluyendo sus estructuras, propiedades y aplicaciones. Es crucial recordar las diferencias fundamentales entre estos grupos funcionales y destacar ejemplos prácticos discutidos, como el cianuro de hidrógeno y el metil isocianato, para reforzar la comprensión de los alumnos.

Conexión con la Teoría

Durante la clase, la conexión entre la teoría estudiada en casa y las actividades prácticas en el aula fue claramente establecida. Los alumnos pudieron aplicar el conocimiento teórico en la resolución de problemas y en el modelado molecular, lo que ayudó a solidificar la comprensión de los nitrilos e isonitrilos y su relevancia práctica. Además, las situaciones problema y las discusiones en grupo enfatizaron la importancia del estudio de estas funciones orgánicas en la vida real.

Cierre

Para finalizar, el profesor debe enfatizar la importancia de los nitrilos e isonitrilos en la cotidianidad, 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 alumnos para futuras carreras científicas o para la toma de decisiones informadas en su día a día.