Enseñando la tabla de Pauling

Una problemática muy actual.

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“Probablemente uno de los problemas más importantes de la educación y la información en la actualidad es que la mayoría de los enfoques educativos utilizados no están en consonancia con las necesidades de los niños y jóvenes actuales ni con el tipo de sociedad en la que estamos viviendo”(1) 
Actualmente los alumnos presentan resistencia al aprendizaje de temas abstractos referidos a la lectura y/o comprensión de la Tabla periódica, por ello cuando aprenden a buscar los elementos, o a identificar su número atómico, su número másico, su clasificación, etc; si bien pueden asociar el número atómico Z, que no solo permite ubicar al elemento sino que también coincide con el número de protones (p+) [pertenecientes al núcleo] y número de electrones (e-) [que orbitan alrededor del núcleo], no saben cómo se distribuyen esos electrones según lo que llamamos niveles o subniveles de energía, cuya distribución no es azarosa, sino probabilística. Conocer el número de niveles no presenta inconveniente, ya que coincide con el número de PERÍODO, lo que sí presenta inconveniente es cómo se distribuyen los electrones en dichos subniveles (niveles intermedios entre el inferior y superior, propiamente dichos), para resolver esta problemática, se recurre a la Tabla de Pauling.

“La necesidad de extender la educación científica a toda la población escolar y los retos educativos que se demandan para el futuro obligan, pues, a plantearse nuevas finalidades educativas de la enseñanza de las Ciencias, que sean coherentes con los puntos de vista más innovadores entre los indicados para la relevancia de la ciencia escolar”(2) Con los recursos TIC, tales como los simuladores que permiten modelizar ciertas cuestiones que antes resultaban dificultosas de asociar (teoría versus realidad), el empleo e integración de los mismos a una secuencia didáctica permitirá que un tema esquivo, abstracto y dificultoso tenga una llegada más amena y con libertad de probar y equivocarse, aprendiendo en función del error.

El repensar nuestras prácticas es el desafío que debemos afrontar, lo que no implica su sencillez, pero que permitirá alcanzar un alto nivel participativo y un aprendizaje significativo.

Para su abordaje, debe remontarse a los hechos históricos... El siguiente video brindará ayuda para comprender el próximo tema a abordar.

Números cuánticos.

Para calcular la probabilidad de encontrar al electrón en una zona del átomo, Shrödinger resolvió su ecuación de onda. El resultado de la ecuación de probabilidad fueron 3 soluciones, o bien llamados, números cuánticos, los cuales describen los orbitales del átomo.
n (número cuántico principal): Indica el nivel de energía donde es probable encontrar al electrón.
l (número cuántico azimutal): Indica la forma geométrica en donde es probable encontrar al electrón.
m (número cuántico magnético): Indica la orientación del orbital en donde es probable encontrar al electrón.
Espín (número cuántico Espín): Indica el sentido en el que pueden girar los electrones sobre sí mismos, siendo sus posibles valores +1/2 y -1/2.(3)

Debe destacarse que en cada número cuántico se habla de probabilidad y es entendible ese razonamiento dado que los electrones son haces de luz orbitando alrededor del núcleo a razón de una velocidad de 300.000 km/seg. Por ello es imposible afirmar la posición exacta de un electrón, sino más bien de una probable ubicación donde se lo puede hallar.

Tipos de orbitales: s, p, d, f, g.

Como bien se dijo antes, el número cuántico azimutal (l) puede tener diferentes valores para indicar la forma geométrica en donde es probable encontrar al electrón.(4)
En este punto, ofreceremos el recurso TIC que puede consultarse en Educaplus donde pueden trabajarse los orbitales y la forma de las zonas de los mismos.
Observemos a continuación la siguiente tabla en la que se detallan las características de cada subnivel de energía.
Se aclara que la presente tabla fue confeccionada integrando bibliografía y recursos TIC, no se encuentra disponible en la red una tabla similar:

Imágenes de la forma geométrica de los orbitales extraídas del sitio: http://www.educaplus.org/play-234-Orbitales-at%C3%B3micos.html 
Excepto las imágenes de las formas geométricas del orbital g que fueran extraídas  del sitio: http://platea.pntic.mec.es/jdelucas/orbitalescuanticos.htm

Propuesta pedagógica.

http://img.desmotivaciones.es/201012/JimmyNeutron.jpg

La propuesta pedagógica, si bien es laboriosa, resulta muy útil y promueve la participación de los alumnos.

El recurso al que puede recurrirse es el cómic Jimmy Neutron, ya que es un dibujo clásico que perdura en el inconsciente de los adolescentes, coincidente su nombre con una de las partículas subatómicas.

https://creapolisblog.files.wordpress.com/2015/01/1a.png

También pueden emplearse otros cómics más actuales, como "Los creadores"
Quedando a elección del docente el cómic que imagine, ha de tener mayor llegada a los alumnos.

La tarea comienza al imprimir y fotocopiar la imagen de Jimmy Neutron (una por cada subnivel 1s, 2s, 2p, 3s,...,8p) llevando inscripto el subnivel correspondiente, plastificándolos uno por uno, a fin de preservar el recurso pedagógico aplicable en los años posteriores.

Imagen de la propia práctica del docente

Se deberá contar con folios transparentes que han de contener a los "Jimmy - subniveles" y cinta adhesiva para dejarlos fijos a una altura en la que han de ser fácilmente visualizados. Se solicitará a los alumnos que pasen al frente de a pares, habiendo seleccionado un elemento de la tabla periódica, para que vayan armando la configuración electrónica con los Jimmy que se encuentran en los folios.

Imagen de la propia práctica del docente

La interacción debe darse con el grupo de alumnos de manera espontánea, debiendo oficiar de moderador el docente cuando fuera necesario.
Se han obtenido buenos resultados por parte de los alumnos, viéndose incrementada su participación y predisposición a la colaboración para con sus compañeros que presenten dificultades.

Imagen de la propia práctica del docente

A modo de actividad práctica e ir acercando a los alumnos hacia los recursos TIC, se solicitará la corrección de lo que hayan realizado en la actividad práctica con el Simulador de configuración electrónica que van completando la configuración según la Regla de Hund que dice "Los electrones se ubican uno en uno (con el mismo espín) en cada orbital y luego se completan con el segundo electrón con espín opuesto"

Esto es fácilmente visible en el simulador antes mencionado, solo debe posicionarse en la barra buscadora de elementos para ir visualizando lo que dice la Regla de Hund.

Imagen extraída del simulador

No solo se comprueba la Regla de Hund, sino que también permite verificar si la tabla de Pauling fue bien utilizada.
A continuación se muestra una publicación en Calameo en la que se sugieren estas propuestas y otras para complementar el tema y su abordaje.

Estrategias para el abordaje al tema configuración Electrónica

Publish at Calameo

Reflexiones y conclusiones.

https://i.ytimg.com/vi/vNi4g-Bs1po/hqdefault.jpg

Existen numerosos recursos con los que pueden repensarse las prácticas docentes a fin de llegar a cumplir con el objetivo: Que el alumno aprenda de manera participativa y no repetitiva, teniendo en cuenta el contexto, integrando lo observado, sin llegar a ser físico o químico, simplemente comprendiendo en vez de terminar detestando las materias vinculadas a las Ciencias Naturales.
La realidad coincide con lo expresado por Albert Einstein (1879 - 1955) "Si buscas resultados distintos, no hagas siempre lo mismo"


Citas bibliográficas.
(1) Gros, B. (Ed.2004.) De cómo la tecnología no logra integrarse en la escuela a menos que… cambie la escuela. Recuperado del sitio web Jornada 2004 Spiral de la Universidad de Barcelona.
(2) Acevedo Díaz, José Antonio. Reflexiones sobre las finalidades de la enseñanza de las ciencias: Educación científica para la ciudadanía. Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias, vol.1, num.1, enero, 2004, pp. 3-16. Asociación de Profesores Amigos de la Ciencia: EUREKA. Cádiz, España.
(3) (4) Abadía, Florencia - Barrios, Isabel. "Química" Ediciones Logikamente.