Introducción
El estudio del equilibrio químico resulta de suma importancia para la comprensión de otros temas, como el comportamiento ácido-base, las reacciones de oxido reducción y las reacciones de precipitación. Sin embargo, para la comprensión del equilibrio químico se hace necesario el conocimiento de conceptos previos por parte de los estudiantes.
La realidad nos demuestra que la falta de conocimientos previos, conduce a errores conceptuales que producen una dificultad en su estudio. Estos errores por su parte, no deben considerarse mínimos, ya que están relacionadas con las analogías que establecen los textos y profesores para enseñar equilibro químico. Por otro lado, otra dificultad encontrada en el estudio de este tema, radica en la deficiente capacidad que poseen los estudiantes para resolver problemas, esto se debe a que los alumnos no realizan un planteamiento previo de lo que hay que resolver y también carecen de estrategias adecuadas de resolución. Las principales causas del fracaso de los estudiantes a la hora de resolver problemas son: falta de un análisis profundo de lo que se debe resolver, dificultad de control de las variables, incapacidad de distinguir entre la información relevante e irrelevante.
Frente a esto, es de suma importancia desarrollar un método didáctico, que solucione aquellas dificultades que se presentan al estudiar el equilibro químico.
Uno de los aspectos mas imprescindibles en el estudio del equilibrio químico resulta ser el tratamiento de los factores relacionados con los desplazamientos que puede sufrir un sistema en equilibrio. Para esto juega un papel fundamental el principio de Le Chatelier.
El principio de "Le Chatelier"
Henri Louis Le Chatelier, químico francés, concibió un principio que describe como responde un sistema en equilibrio ante un cambio en las condiciones que lo mantienen. Este principio plantea que "si en un sistema en equilibrio se modifica algún factor, el sistema evoluciona en el sentido que tienda a oponerse a dicha modificación, para que se restablezca el equilibrio."
De Heer, señala que muchos científicos consideran el principio de Le Chatelier como verdadero e incuestionable. Sin embargo, diversos trabajos dan cuenta de que la formulación del principio es vaga e imprecisa, ya que su aplicación puede conducir a resultados erróneos. Como opción alternativa, se insta por primera vez a una formulación mas precisa basada en los principios de la termodinámica.
Objetivos:
Muchos científicos han estudiando este principio con el objetivo de saber cuales son las dificultades y errores que se presentan a la hora de su estudio. A continuación se realizara un estudio centrado principalmente en cómo se plantea este principio en los textos, y cómo estos lo utilizan para realizar predicciones cualitativas sobre la evolución de un sistema en equilibrio que ha sido perturbado. Para establecer posteriormente, la relación entre estos planteamiento didácticos y la forma en que los profesores enseñan este principio para resolver problemas de equilibrio químico.
Procedimiento:
Con el fin de lograr los objetivos postulados anteriormente, se tomaron unos libros de manual de química general de los niveles de COU y primero de universidad, por ser estos donde se introduce de forma general los aspectos relacionados con el equilibrio químico. Y también, se sometió a prueba a un grupo de 26 profesores de enseñanza secundaria y de nivel universitario, a los que se les proporciono un problema que debían resolver.
Resultados:
Los resultados obtenidos del análisis de los textos demuestran que: con un 100% ambos tipos de textos plantean la utilización del principio de Le Chatelier para saber el desplazamiento del equilibrio químico, solo un 67% de los manuales de química general de los niveles de COU usan la expresión de la contante de equilibrio, mientras que en el texto de primero de universidad el 92% la usan, casi ninguno de ello ofrece una justificación del principio, en ambos no se especifica que cuando se modifica una variable del equilibrio y se aplique el principio en la predicción de la evolución del sistema, se deben controlar las restantes variables que lo definen, y finalmente ambos textos no preveen respecto a los posibles casos en los que la aplicación de este principio conduce a resultados contradictorios.
En cuanto a los resultados del problema propuesto a los profesores, en el ámbito cualitativo se demuestra que la menor parte de ellos realiza un análisis previo en el que se procede a un control de las variables, muy pocos mencionan el principio de Le Chatelier como única alternativa para indicar el posible desplazamiento del equilibrio, una gran cantidad de profesores usan la constante de equilibrio para fundamentar el posible desplazamiento del equilibrio y muchos son los que con total seguridad plantean la dirección en la que se desplazara el equilibrio. Los resultados cuantitativos, arrojan que solo un 21% de los profesores realizan un control de variables haciendo referencia a la variación del volumen, un 4% indican posibles estrategias de resolución y la conveniencia que trae emplear la desarrollada en el problema, casi el 100% procede directamente a resolver el problema planteando las ecuaciones correspondiente, una muy alta cantidad de profesores resuelven el problema utilizando la expresión Kp o de Kc, el 4% plantean que el equilibrio se ha desplazado hacia la formación de una mayor cantidad de productos, y finalmente solo un 38% realiza un análisis de los resultados.
Conclusiones
La mayoría de los textos en la formulación del principio de Le Chatelier carece de una justificación teórica para el mismo y no muestra sus limitaciones. En cuanto a la resolución del problema por los profesores, se puede ver claramente un tratamiento muy superficial del principio, en el que no se realiza un control riguroso de variables.
Los resultados indican que las dificultades que pueden encontrar los alumnos al estudiar los conceptos del equilibrio químico y los errores conceptuales que pueden aparecer, guardan una estrecha relación con la forma en que estos conceptos se enseñan.
Los diversos trabajos que cuestionan el principio de Le Chatelier, conllevan a la necesidad de acercar la investigación educativa a la realidad del proceso educativo, con el objetivo de buscar una metodología que propicie un verdadero aprendizaje significativo.
*Constanza Salgado*
¿Cómo le explicarías a un estudiante de manera cercana y sencilla, por qué el principio de Le Chatelier es cuestionable?
ResponderEliminarBueno, en primer lugar Le Chatelier formuló su principio de una forma totalmente inductiva, sin ofrecer ningún tipo de prueba teórica. Contextualizando la situación, se sabe que al afectar un sistema en equilibrio con un factor, ya sea temperatura, presión o concentración, el equilibrio se altera. Sin embargo, el sistema comienza a reaccionar hasta que se restablece el equilibrio, pero las condiciones de este nuevo equilibrio son distintas a las condiciones del equilibrio inicial. Los primeros problemas que presentó el principio de Le Chatelier, surgen como consecuencia de las dificultades de interpretación de un enunciado en lenguaje no matemático y tienen un origen didáctico. Científicos han encontrado que la formulación dada al principio puede conducir a la obtención de resultados incorrectos. Uno de los ejemplos específicos considerados se ocupa del efecto de la presión sobre el sistema de dos fases, líquido-vapor, de agua a temperatura constante. En este caso un aumento de presión provoca un aumento de la condensación de vapor de agua en agua líquida, lo cual entra en contradicción con una aplicación literal del principio de Le Chatelier que predice un aumento de volumen. Otros científicos, a través de sus experimentos, demuestran que el enunciado del principio es vago e impreciso. Su argumentación se basa en que en algunas situaciones los sistemas perturbados evolucionan oponiéndose a la perturbación, pero en otros lo hacen favoreciéndola.
EliminarPor lo tanto, el principio de Le Chatelier se considera cuestionable, porque no indica las condiciones en que tiene lugar el equilibrio químico, no señala que se debe realizar un cuidadoso control de las variables que lo pueden afectar y además no está basado en consideraciones científicas.
Sin embargo, hoy en día la ley de desplazamiento del equilibrio químico de Le Chatelier es aceptada como principio universal. Su formulación simple y su capacidad de predicción, le han hecho gozar entre muchos científicos de una reputación de principio infalible cuya validez no puede ser cuestionada.