Celsius

Como ya vimos con Fahrenheit, la evolución del termómetro y las escalas de temperatura fueron fruto de la habilidad, el ingenio, y en última instancia del sentido práctico de sus descubridores. La escala Celsius es buen ejemplo de ello.

Anders Celsius (1701-1744) descendía de una familia de científicos y él mismo era un reconocido astrónomo en Suecia. Durante el curso de sus investigaciones, decidió que la escala Fahrenheit podía serle más útil si ésta fuera centesimal, y fue así que en 1742 inventó la escala centígrada, de 0 a 100 grados. Sólo que designó al punto de ebullición del agua como cero (212° F) y al punto de fusión o congelación del agua como 100° (32° F). Es decir, al revés de lo que la conocemos ahora.

Aunque nos parezca algo ilógico, para Celsius su escala tenía mucho sentido. Sus mediciones se limitaban mayormente a condiciones del tiempo, y con su nueva escala podía obtener sólo valores positivos de temperatura. Al parecer los valores negativos no eran muy populares en esos tiempos.

Como con Fahrenheit, la modificación de la escala diseñada por Celsius tuvo lugar después de su muerte, ocurrida por tuberculosis a los 42 años. Fue el afamado botánico sueco Carl Linnaeus (1707-1778), colega de Celsius en la Universidad de Uppsala, quien invirtió la escala. En 1745, Linnaeus se encontraba enfrascado en la restauración del Jardín Botánico de la universidad, cuando advirtió la utilidad de registrar los datos de temperatura de los invernaderos. Fue así que en Diciembre de 1745 aparece por primera vez publicado, como pie de página en un artículo, la descripción de la nueva escala: "... nuestros termómetros muestran 0 en el punto en que el agua se congela y 100 grados a la temperatura de ebullición del agua". Nuevamente, el sentido práctico primaba, para Linnaeus las condiciones biológicas que él medía se reflejaban mejor en esta nueva escala. No le preocupaban los valores negativos de temperatura puesto que las plantas no sobreviven a valores menores de 0° C.

Referencias

• InDepthInfo, "Anders Celsius and His Scale", http://www.indepthinfo.com/temperature/celsius.htm
• Linné on line, Uppsala University, "Linnaeus' thermometer", http://www.linnaeus.uu.se/online/life/6_32.html

Fahrenheit

La propiedad de dilatación y contracción de muchos líquidos al ser expuestos al calor y al frío fue utilizada ya desde finales del s. XVI en la fabricación de termómetros. Agua, vino, mercurio o aceite de linaza eran los más usados. Pero estos primeros termómetros tenían poca utilidad por su escasa precisión, en parte debido a que se desconocía cómo se expandían los fluidos, a la baja calidad de las columnas de vidrio que se fabricaban en ese entonces, pero sobretodo a la falta de una escala que permitiera cuantificar las variaciones de temperatura de manera reproducible. Fue en 1714 cuando ocurrió el gran cambio con la invención del termómetro de mercurio por Fahrenheit.

Daniel Gabriel Fahrenheit (1686-1736), nacido en lo que hoy es Gdansk, fue de profesión comerciante, pero de vocación hombre de ciencias. Su interés por las ciencias naturales lo llevó durante uno de sus viajes (1708) a visitar al astrónomo danés Olaf Rømer, quien años antes había desarrollado una escala termométrica propia que le permitiera ajustar sus mediciones astronómicas para que no difieran con el paso del verano al invierno.

Conocedor de la importancia de contar con instrumentos científicos de gran precisión, Fahrenheit se dedicó a su fabricación una vez establecido en Amsterdam. Su habilidad como soplador de vidrio le permitió construir finas columnas de vidrio de gran regularidad que permitían una mejor graduación. Experimentó primero con agua en sus termómetros, luego en 1709 con alcohol (Rømer empleaba vino mezclado con azafrán), para luego decantarse en 1714 por mercurio, que a diferencia del alcohol podía obtenerse en un alto estado de pureza y tenía un coeficiente de expansión casi lineal. Finalmente, basó su escala de temperaturas en la utilizada por Rømer, que hacía uso de 3 puntos de referencia: cero grados, correspondiente a la temperatura más fría conocida en ese entonces (que Fahrenheit asignó a la que se obtenía al mezclar hielo y agua con sal común); la temperatura de congelación del agua; y, la temperatura corporal como el punto de calibración más alto. Modificó la escala original de Rømer ampliándola (la temperatura corporal pasó de ser 22,5 grados Rømer a 96 grados Fahrenheit), para obtener valores enteros de temperatura, de tal manera que establecía 180° entre la temperatura de fusión y la de ebullición del agua (32° y 212° F). Pulió su escala de temperaturas una y otra vez para hacerla más precisa, hasta convertir su termómetro de mercurio en el primer termómetro comercial de gran aceptación. Aunque la mayor demanda era para observaciones del tiempo (0-96°), Fahrenheit llegó a construir termómetros que llegaban a medir 600°, temperatura a la que ebullía el mercurio en sus termómetros. Su curiosidad lo llevó a comprobar el hecho ya conocido entonces de que el agua hervía a una temperatura fija, por más calor que se le aplicara, para luego descubrir por su cuenta que líquidos puros poseían p.eb. determinados. Dio clases de química en Amsterdam, y en 1724 fue nombrado miembro de la Royal Society, con la que publicó muchos de sus hallazgos.

Aunque muy buena para la época, la escala Fahrenheit no era del todo precisa, su problema radicaba en la elección de sus referencias. Saltan las sospechas cuando describe que el valor cero de su escala, "la mezcla de hielo, agua y cloruro de amonio o inclusive agua de mar", "se obtiene mejor en invierno que en verano"; y que el tercer punto de la escala (96°) se obtenía "al sostener el termómetro en la boca o bajo la axila de un hombre vivo en buena salud ...". El cambio de referencias por las más consistentes temperaturas de fusión y ebullición del agua, y la eliminación del tercer punto de calibración en la escala, solucionó el problema, aunque Fahrenheit no vivió para ver estos cambios.

Referencias

• InDepthInfo, "Fahrenheit: The Man and His Scale", http://www.indepthinfo.com/temperature/fahrenheit.htm
• Chemistry Enciclopedia, "Fahrenheit, Daniel Gabriel", http://www.chemistryexplained.com/Di-Fa/Fahrenheit-Daniel-Gabriel.html
• Sizes, "Fahrenheit temperature scale", http://www.sizes.com/units/temperature_Fahrenheit.htm
• Cecil Adams"On the Fahrenheit scale, do 0 and 100 have any special significance?", http://www.straightdope.com/columns/read/1266/on-the-fahrenheit-scale-do-0-and-100-have-any-special-significance
• Chemistry Daily, "Fahrenheit", http://www.chemistrydaily.com/chemistry/Fahrenheit
• Cecil Adams, "Why do we have so many temperature scales?", http://www.straightdope.com/columns/read/2191/why-do-we-have-so-many-temperature-scales
  

Marie Curie

"Dejamos de temer aquello que se ha aprendido a entender"

En homenaje al Día de la Mujer Trabajadora, aquí va un crucigrama sobre la vida y obra de Marie Curie, creado con el programa HotPotatoes.

Referencias

• Curie, M. "Radium and Radioactivity", http://www.physics.ucla.edu/~cwp/articles/curie.htm
• Fröman, N. "Marie and Pierre Curie and the Discovery of Polonium and Radium" NobelPrize.org, http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/articles/curie/
• Strathern, P. (1999) "Curie y la radiactividad" Siglo XXI de España Editores.

Fotografía

Chemists Pierre Curie and wife Marie Curie in their laboratory, Life, http://images.google.com/hosted/life/l?q=chemist+source:life&prev=/images%3Fq%3Dchemist%2Bsource:life%26ndsp%3D20%26hl%3Des%26sa%3DN%26start%3D20&imgurl=1341b0be4f66d704

Compuestos quitanieves

Recuerdo una noche preciosa en el campus de NC State después de una nevada, con los árboles coronados por nieve y estalactitas de hielo colgando de sus ramas. Todo alrededor parecía brillar. Como si la escena hubiera sido sacada de una película de cine. Mientras me preguntaba por qué no había gente en las calles disfrutando del espectáculo, casi tuve un resbalón, el primero de muchos que sufrí hasta llegar a casa. Y aunque es indudable la belleza que ofrecen el hielo y la nieve, no es posible olvidar sus peligros para el tránsito por calles y carreteras.

Para mantener a raya los resbalones, patinazos, choques y accidentes a causa del hielo y la nieve, se esparcen millones de toneladas de sustancias químicas para retirar el hielo del pavimento. En una típica operación quitanieves, se retira primero la mayor cantidad de nieve de las carreteras con palas o maquinaria adecuada, y luego una mezcla de sal, arena y/o líquido descongelante se esparce sobre la nieve o el hielo que queda en la superficie. Después de transcurrido el tiempo suficiente para que la nieve o el hielo se suavice, se retira el material resultante (una especie de salmuera).

En contacto con el hielo, los compuestos quitanieves se disuelven lentamente, formando una solución cuyas propiedades difieren de manera importante de los del agua pura. Mientras que el agua se congela a O°C, las soluciones acuosas se congelan a menores temperaturas. Una aplicación práctica del descenso del p.f. son los compuestos quitanieves.

Probemos nuestros conocimientos sobre los compuestos quitanieves, contestando el siguiente test creado con HotPotatoes.

El uso a gran escala de las sales (NaCl, MgCl2 y CaCl2) desde los años 60 para el mantenimiento de carreteras ha generado graves efectos secundarios en su entorno:

• Acción corrosiva. Mientras que la oxidación del hierro ocurre espontáneamente en ambientes donde tanto el O2 como el H2O se encuentran presentes, la presencia de sales intensifica la reacción de oxidación. Los iones de las sales actúan como electrolitos, asegurando el flujo de electrones como un puente salino en una celda voltaica. La aplicación de sales en las carreteras puede corroer en pocos años vehículos, puentes y guardaraíles. Es por esta razón que el uso de las sales se encuentra prohibido en los aviones y aeropuertos, donde las condiciones de seguridad son mayores.


• Daños medioambientales. Una vez derretido el hielo y la nieve de las carreteras, las sustancias quitanieves se depositan en la vegetación y el suelo adyacente para depositarse eventualmente en los ríos y acuíferos locales. Los altos niveles de sal en el suelo inhiben la habilidad de la vegetación para absorber agua y nutrientes, disminuyendo su crecimiento y afectando el habitat de los animales de la zona. Por otro lado, el agua salina que entra a los lagos y acuíferos tiende a acumularse en los fondos al ser mayor su densidad, dificultando la circulación del agua. Para mantener un sistema ecológico saludable es esencial la mezcla de las capas de agua para distribuir el oxígeno y los nutrientes dentro de los lagos.

En los años 90 se introdujeron sales orgánicas como alternativa a las sales tradicionales. La más usada es el acetato de calcio y magnesio, menos corrosivo y con un menor impacto medioambiental. Sin embargo, tiene también sus desventajas. Aunque el acetato es biodegradable, su descomposición en CO2 y H2O causa una merma del O2 disuelto en el agua, mientras que en el suelo puede producir la precipitación de carbonatos metálicos e incrementar el pH. Además, funde el hielo a menor velocidad que las sales inorgánicas y es más caro.

En el caso de los aviones, se usan compuestos quitanieves líquidos, que actúan con mayor rapidez sobre el hielo y trabajan a menores temperaturas que las sales sólidas. Son por lo general mezclas de etilénglicol y propilénglicol, a los que se les añade un 10-20% de aditivos: inhibidores de corrosión, agentes espesantes, surfactantes, entre otros. La mezcla resultante exhibe una mayor toxicidad que los glicoles en estado puro, y como los compuestos quitanieves orgánicos antes vistos, también tienen efectos adversos en el medio ambiente: contaminan el agua reduciendo el oxígeno disuelto en las corrientes o lagos al degradarse.

Para retirar el hielo de las pistas de aterrizaje en aeropuertos de E.E.U.U. y Canadá, se emplea acetato de potasio, y en menor escala acetato de sodio, formiato de potasio y formiato de sodio. Su elección se basa en que las sales de acetato tienen un menor efecto medioambiental, y son mucho menos tóxicos que los reactivos basados en urea y glicoles. Pero hay que añadir una desventaja más al uso de estos compuestos: deterioran el asfalto.

Todos coincidiremos en que mantener las carreteras libres de hielo y nieve es esencial para nuestra seguridad en inviernos tan fríos como el que nos ha tocado este año. Pero no por eso podemos cerrar los ojos a los daños que causamos a nuestro entorno usando compuestos quitanieves. Es necesario llevar a cabo una mayor investigación para desarrollar compuestos químicos alternativos a los quitanieves hoy conocidos, pero en el corto plazo es posible reducir el daño medioambiental si empleamos la cantidad adecuada y no un exceso de estos compuestos e instalamos sistemas de recuperación para su reciclado y para capturar los aditivos que se añaden a estas sustancias.

Referencias

• Castro, C. "Varios países cuestionan la sal 'quitanieves' por su daño ambiental", Sociedad, El País, 16 Ene 2009.
• Viadero, R.C. "Roadway Deicing and the Environment", Government Engineering, Jan-Feb 2005, 32-33, http://www.govengr.com/environment/env_0105.pdf
• Kotz, J. C.; Joesten, M. D.; Wood, J. L.; Moore, J. W. The Chemical World: Concepts and Applications, Saunders College Publishing, 1994.
• Schueler, T. "Snow, Road Salt, and the Chesapeake Bay", Center for Watershed Protection, http://www.cwp.org/Resource_Library/Special_Resource_Management/ColdClimate/snow_roadsalt_chesbay.pdf
• Brown, T. L.; LeMay, H. E.; Bursten, B. E.; Burdge, J. R. en Chemistry-The Central Science, Pearson Education, Inc., N.J., 2003.
• Senese, F. "Why does salt melt ice?", General Chemistry Online!, http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/101/solutions/faq/why-salt-melts-ice.shtml
• Helmenstine, A.M. "Melting Snow & Ice with Salt", About.com: Chemistry, http://chemistry.about.com/cs/howthingswork/a/aa120703a.htm
• Ramakrishna, D. M.; Viraraghavan, T. "Environmental Impact of Chemical Deicers-A Review", Water, Air, and Soil Pollution 2005, 166, 49-63, http://www.springerlink.com/content/q67285l92u757226/?p=604d72fca59f469eb95d913584c05515&pi=4
• Ritter, S. "Aircraft Deicers" C&EN 2001, 79, 30, http://pubs.acs.org/cen/whatstuff/stuff/7901scit5.html
• Advanced Asphalt Technologies "AATP Project 05-03: Effect of Deicing Chemicals on HMA Airfield Pavements" 2007, http://www.aaptp.us/Report.Interim.05-03.pdf
• Posegate, A. "Deicer Dilemma: How to Choose and How to Use" Metro, Washington Post, Jan. 29, 2009, http://voices.washingtonpost.com/capitalweathergang/2009/01/deicer_dilemma.html

Fotografías

• Luis Sevillano "Operarios de limpieza echan sal contra las heladas" Sociedad, El País, 16 Ene 2009, http://www.elpais.com/articulo/sociedad/Varios/paises/cuestionan/sal/quitanieves/dano/ambiental/elpepusoc/20090116elpepisoc_5/Tes
• Salinas del Janubio, Lanzarote, http://www.visitacanarias.com/ISLAS/LANZAROTE/SECCIONES/SABOR_MAR/sabor_mar01.html

Hielo

Muchos recordaremos este invierno como uno de los más fríos de los últimos años. Fuertes vientos, lluvias constantes, mucha nieve, .... Y aunque en Canarias no es frecuente ver estampas nevadas como las que se ven en los bosques de Alemania, finalmente ha sido el último temporal el que nos ha dejado nieve en las cumbres.
Pero si a gran escala la nieve nos proporciona paisajes de gran belleza, a nivel microscópico los cristales de hielo son una obra de arte.
Sorprende saber que los copos de nieve se forman en las nubes sobre partículas de polvo, cuya superficie ayuda a que el vapor de agua se condense para convertirse luego en cristales de hielo. ¿Pero cómo adquieren esas formas simétricas tan espectaculares?

Para entenderlo, necesitamos conocer en primer lugar cómo se ordenan las moléculas de agua en estado sólido, es decir la geometría de su estructura cristalina, la cual se encuentra fuertemente condicionada por la presencia de enlaces de hidrógeno entre las moléculas de agua. Son muchas las estructuras cristalinas que se conocen para el hielo, cada una de ella estable sobre un rango de presión y temperatura. En el hielo ordinario, que se forma a cero grados y 1 atm, cada molécula de agua forma cuatro enlaces de hidrógeno a otras cuatro moléculas de agua.

A nivel tridimensional, el hielo forma entonces una estructura de hexágonos arrugados o fruncidos. Cada lado del hexágono consiste de un enlace covalente O-H (ca. 0,98A) y de un enlace de hidrógeno (ca. 2,75A). Como resultado del arreglo hexagonal de las moléculas de H2O en la estructura cristalina, los cristales de nieve muestran una simetría hexagonal.

A tamaños muy pequeños, los cristales de nieve toman la forma de prismas hexagonales, pero a medida que el cristal crece surgen pequeñas ramificaciones desde cada esquina del hexágono, ramificaciones que van creciendo en tamaño al continuar el proceso de cristalización y de las que a su vez brotan nuevas ramificaciones, obteniéndose formas más elaboradas además de únicas. El proceso por el que aparecen estas ramificaciones, así como la complejidad de las mismas, es tema de estudio en el área de física. La forma cómo crecen los cristales de nieve está sujeto a un delicado equilibrio entre hielo y vapor de agua, equilibrio que depende de la temperatura y la humedad del medio. Estos estudios son un buen ejemplo de lo que comúnmente se denomina ciencia básica. El conocimiento de cómo, cuándo y por qué se auto-ensamblan las moléculas de agua en determinadas estructuras, es potencialmente valioso pues podría permitir extrapolarlo a otro tipo de materiales y aplicaciones.

Aparte de las bellas figuras que nos ofrece, la estructura del hielo es responsable de la menor densidad del hielo (0,917 g/mL) respecto al agua líquida (1,000 g/mL). El hielo cristalino contiene una gran cantidad de espacios vacíos en los centros de los anillos hexagonales, lo que resulta en moléculas de H2O más separadas en el hielo que en el agua líquida cerca del punto de fusión, y en consecuencia en una menor densidad. Esta diferencia de densidades tiene consecuencias significativas en la naturaleza, puesto que al flotar el hielo sobre el agua, impide que en climas gélidos los fondos marinos se congelen y que la vida subacuática desaparezca en esas zonas. La menor densidad del hielo implica también un aumento de volumen al congelarse el agua, algo que más de uno habrá notado al intentar enfriar envases de refresco, cerveza o vino en el congelador.

Referencias

• Kotz, J. C.; Joesten, M. D.; Wood, J. L.; Moore, J. W. (1994) The Chemical World: Concepts and Applications, Saunders College Publishing
• Cotton, F. A.; Wilkinson, G. (1988) Advanced Organic Chemistry, John Wiley & Sons.
• SnowCrystals.com, http://www.its.caltech.edu/~atomic/snowcrystals/, y referencias allí citadas.
• The Crystal Chemistry of Snowflakes, ChemLin-Virtual Chemistry Library, http://www.chemlin.net/news/2006/dec2006/crystal-chemistry.htm

Fotografía

"La fuerte ola de frío se lleva a una anciana en Alemania", Agencia EFE (7/1/2009), publicada en Diario de Avisos, Tenerife.

Recursos virtuales para el profesor de química

Basado en uno de mis trabajos del curso e-Learning 2.0.
La introducción de las TIC en la enseñanza de la química busca promover un aprendizaje más inquisitivo, descentralizado y participativo. Para ello es fundamental que el profesorado esté capacitado para aprovechar las posibilidades de las nuevas tecnologías, como es el uso interactivo con el material educativo, el desarrollo de proyectos colaborativos, la utilización de materiales multimedia de apoyo, y el uso de nuevos sistemas de autoaprendizaje. En internet se puede encontrar una serie de recursos para la autoformación de los profesores de química, entre ellos:

1. Tutoriales o cursos virtuales
2. Herramientas de autor
3. Portales educativos
4. Edublogs de química

1. Tutoriales
a) Herramientas web 2.0 para el aula. Muchos de los cursos han sido elaborados por profesores de manera altruista.

• Cursos de herramientas web en el aula
• Anigara 2.0
• Curso sobre wikis
• Creación y uso educativo de blogs
• WebTools 4u2use

b) Software educativo

• Aula 21. Para programas como WebQuestions 2.0 y HotPotatoes. Consejos para diseñar WebQuest y Cazas de Tesoros.
• Bitácora de Aníbal de la Torre. Cursos sobre Moodle, PowerPoint, etc.

2. Herramientas de Autor
No existen demasiadas aplicaciones buenas y de fácil uso para crear actividades interactivas; entre ellas destacan las siguientes:

• Crocodile Chemistry. Software propietario (de pago). Simula un laboratorio de química donde es posible diseñar experimentos y reacciones químicas.
• Course Genie. Software propietario. Permite que los materiales desarrollados en Word sean convertidos fácilmente en cursos interactivos basados en páginas web.
• eXe. Software de código abierto y gratuito. Permite crear módulos educativos, conteniendo p. ej. objetivos, estudios de caso, actividades de lectura, cuestionarios, etc., y exportarlos de maneras diferentes.
• LIM. Software de uso libre. Permite crear actividades de tipo Flash.
• HotPotatoes. Software gratuito para educación. Hace posible elaborar cuestionarios y actividades interactivas basadas en páginas web. Permite integrar animaciones Flash.
• Reseña de Recursos para Química

3. Portales Educativos
Ofrecen todo tipo de recursos virtuales para el aula. Ejemplos de portales para la enseñanza de química son:

• CNICE - Proyecto Antonio Ulloa
• Cienciaragón
• Investigando
• Webeducativa

4. Edublogs de química
Redes o comunidades de profesores de química que colaboran en el desarrollo de actividades educativas virtuales. Algunos ejemplos son:

• Recursos de Física y Química y algo más
• Aula de Física y Química
• FisQuiWeb
• Química Blog
• Bitácora de Aníbal de la Torre
• Internet en el Aula

Un último pensamiento antes de acabar con esta serie de posts dedicados a la web social en la educación. Las TIC aplicadas en educación no garantizan por sí mismas la calidad o innovación en la enseñanza. Es el cambio hacia un aprendizaje activo por parte del estudiante (que debe ser enseñado por el profesor) lo que promete conseguir una actitud inquisitiva y una base científica sólida en el alumno.

Saludos navideños

Fotografía: Retablo Ayacuchano expuesta en XVI Muestra Iberoamericana de Artesanía - Tenerife

Solventando los riesgos

Basado en uno de mis trabajos para el curso e-learning 2.0.
La solución a los retos que plantea la web social en la educación puede resumirse en tres premisas básicas:

• compromiso inequívoco por parte de las autoridades educativas para realizar proyectos estratégicos que fomenten y faciliten el uso de las TIC en los centros de enseñanza,
• capacitación adecuada del profesorado, y
• desarrollo del pensamiento crítico en el alumno.

A continuación se analizará algunas respuestas a los retos planteados con mayor detalle:

1. Mejora de los recursos en las escuelas

Se reduce la división digital entre estudiantes dotando a los centros no solamente de recursos tecnológicos sino, y sobretodo, de recursos pedagógicos que ayuden al alumno a desarrollar las habilidades necesarias de manera efectiva. Los ordenadores de los centros deben renovarse cada pocos años para no quedar desfasados, se debe contar con conexión a Internet de alta velocidad, un servicio técnico que mantenga la infraestructura en buenas condiciones, un coordinador TIC (con tiempo liberado para que cumpla esta función) que sirva de enlace entre el profesorado y las autoridades para la implementación de las iniciativas educativas, formación continua de los profesores, voluntad y compromiso por parte de las autoridades competentes y del profesorado para asumir las ventajas de las nuevas tecnologías y hacer uso de ellas.

2. Mejora del material educativo

Una forma de reducir la injerencia de los intereses del mercado en la información que recibe el alumno, es creando material educativo virtual de calidad al que se pueda tener acceso. Esto es posible conseguirlo con un mayor trabajo cooperativo entre docentes, creando grupos de trabajo interdisciplinares e intercentros, cuyo objetivo final sea formar redes de conocimiento. En esta labor cooperativa de generación de contenidos deben ser incluidos los estudiantes y empresas, cuyas inquietudes y diferente visión de la realidad, ayudarían a enriquecer el material educativo.

3. Enseñando a buscar información en la red

La mejor forma de conseguirlo es usando el propio potencial de la web social. Se les enseña a rastrear información en la red empleando buscadores, recurriendo al uso de las taxonomías (etiquetado), sindicadores (feeds), y marcadores sociales (como del.icio.us). Y de manera inversa, enseñándoles a distribuir su propio material (blogs, wikis, ...) y empleando estas herramientas para que aprendan de primera mano cómo hacerse escuchar dentro de la web. En el futuro la búsqueda de la información podrá ser más rápida si iniciativas como la llamada web semántica (web 3.0) fructifican.

4. Desarrollo del pensamiento crítico

Es uno de los mayores desafíos que conlleva la web social. Una manera de desarrollar esta cualidad es haciendo uso de las actividades como las llamadas webquests (búsquedas en la web), en las que se requiere que el alumno extraiga información de una serie de páginas web (predeterminadas por el profesor), para luego recopilar sus hallazgos en un informe. De esta manera, se expone al estudiante a una variedad de opiniones y lo entrena para formar sus propias ideas y plasmarlas por escrito (con lo que también desarrolla sus habilidades de redacción). La creación de blogs y wikis coordinadas y guiadas por el profesor, en los que el alumno debe generar contenido propio, así como su participación en foros de discusión, lo educa para desarrollar un pensamiento crítico, y diferenciar la información válida del ruido.

5. Inculcando responsabilidad

Una vez más la solución está en "aprender haciendo" (learning by doing). La creación de material virtual como trabajo de clase permite no sólo desarrollar una actitud crítica del alumno con la información que lea, sino también un sentido de responsabilidad con la información que él escriba y publique en la web. Crear contenido relevante, contrastar la información que publique, verificar su autenticidad, defender sus puntos de vista, corregir y enmendar si es necesario, desechar el anonimato e identificarse a la hora de opinar o proporcionar información, y el respeto a la propiedad intelectual.

6. Uso de herramientas de código abierto y material de acceso abierto

Una labor importante es enseñar a los alumnos a tomar decisiones sobre cómo desear compartir el material que publiquen, es decir el tipo de licencias que recogen los derechos de autor. Entre ellos cabe promover las licencias Creative Commons para contenidos y copyleft para software, que promueven la colaboración y el uso común de la propiedad intelectual. Las ventajas de este tipo de licencias en e-learning son muchas al ser los materiales gratuitos y compartidos ampliamente, beneficiando especialmente a las comunidades con pocos recursos que no pueden adquirir software, sistemas operativos, material educativo, etc.

7. Conductas éticas

La mejor forma de educar al alumno en valores es dando ejemplo. El profesorado debe dar ejemplo manteniendo un comportamiento ético intachable en la utilización de las TIC. Por otro lado, elaborar un código de conducta en colaboración con los alumnos puede ser provechoso porque obliga al alumno a reflexionar sobre las prácticas que él usa en la red.

8. Políticas de privacidad

Es el talón de Aquiles de la web social. Las políticas de privacidad de los proveedores de servicios de la web social varían mucho y el riesgo de que nuestros datos puedan ser utilizados para otros fines diferentes a los que inicialmente fueron proporcionados es elevado. Cada vez que se proporciona información personal en una red pública para que otra gente lo vea y posiblemente altere, uno debe hacer balance entre conservar su privacidad y el valor que da al compartir su creación.

9. Formación permanente

El profesorado y el sistema educativo en general, debe ser consciente de la limitación temporal de las herramientas y de los conocimientos ofrecidos por la web, de allí la necesidad de adaptarse a los cambios. La formación permanente es ya una exigencia cuando hablamos del uso de las TIC, para lo cual es necesario mantener centros y cursos de capacitación, así como la creación de estímulos para el profesorado.

La gran mayoría de los que usamos la web, si es que no todos, estaremos de acuerdo en que los beneficios de la web social en la educación sobrepasan los riesgos que ésta conlleva. Pero no podemos negar que éstos existen, y está en manos de la comunidad educativa (y por qué no, de todos los internautas en general) minimizar estos riesgos para que la web sirva de manera eficaz en la educación.

Referencias

• C.C. Romaní, H.P. Kublinski, "Planeta Web 2.0, Inteligencia Colectiva o Medios Fast Food", Septiembre 2007, http://www.planetaweb2.net/
• The Horizon Report, 2008, http://www.nmc.org/pdf/2008-Horizon-Report.pdf
• "Competencias TIC para docentes", Congreso Virtual, Congreso Nacional Internet en el Aula, Junio 2008, http://www.congresointernetenelaula.es/virtual/?q=node/430&espacio=8
• "La formación en el uso didáctico de las TIC: un reto donde seguir avanzando", Congreso Virtual, Congreso Nacional Internet en el Aula, Junio 2008, http://www.congresointernetenelaula.es/virtual/?q=foros&c=showthread&ThreadID=124
• C.A. Collazos O., L. Guerrero, A. Vergara, "Aprendizaje Colaborativo: un cambio en el rol del profesor", Actas del Tercer Congreso de Educación Superior en Computación, Punta Arenas, Chile, Noviembre 2001, http://www.dcc.uchile.cl/~luguerre/papers/CESC-01.pdf
• A. Escobar, "Relación entre ética docente y educación en valores", http://www.monografias.com/trabajos55/etica-en-mundo-complejo/etica-en-mundo-complejo.shtml
• T. Guzmán Hernández, "La universidad ante los retos que plantea la sociedad del conocimiento, ante los avances tecnológicos en las TIC, Instituciones bimodales versus presencialidad" Tecnología en Marcha, Vol. 21-1, Enero-Marzo 2008, p. 4-15, http://www.itcr.ac.cr/publicaciones/tecnologia_marcha/pdf/tecnologia_marcha_21-1/4-15.pdf
• J. L. Cabello, "¿Qué entendemos por la alfabetización digital?", blog El Camarote, publicado 18 Feb 2008, http://camarotic.es/?p=8
• J.L. Cabello, "El Informe McKinsey y las TIC", blog El Camarote, publicado 25 Feb 2008, http://camarotic.es/?p=97
• H. Jenkins, "Confronting the Challenges of Participatory Culture: Media Education for the 21st Century", Mac Arthur Foundation, Octubre 2006, http://www.projectnml.org/files/working/NMLWhitePaper.pdf

Riesgos en el uso de la web social

Basado en uno de mis trabajos para el curso e-learning 2.0.

La web 2.0 está potenciando un conjunto de prácticas sociales, complejas y aún en desarrollo, que puede traer grandes beneficios en la educación de niños y jóvenes, pero que también conlleva serios riesgos. Entre ellos se puede mencionar:

1. la desigualdad de formación entre estudiantes,
2. problemas de veracidad y transparencia en la información,
3. la falta de control en la web,
4. el desfase de habilidades y conocimientos,
5. problemas de comunicación.

1. Desigualdad en la formación
El uso práctico de las nuevas herramientas tecnológicas es indispensable para conseguir las habilidades, conociemientos y oportunidades de participación que trae la web social. La falta de acceso igualitario a estos medios plantea una brecha educativa entre alumnos que puede afectar su entrada al mundo laboral o causar un menor aprovechamiento en sus estudios universitarios.

2. Transparencia de la información
Ya es difícil encontrar material idóneo sólo por el hecho de haberse convertido la web en un enorme repositorio de información. Los estudiantes, en su gran mayoría, adolecen de un sentido crítico que les permita distinguir la información interesada o parcial del material válido y contrastado. Existe el peligro que adquiera conocimientos, valores y juicios equivocados. Dos son las causas que afectan la calidad de la información:

• Intereses comerciales. Los conceptos, proyectos y prácticas de la web 2.0 viene siendo desarrollado y dirigido por intereses comerciales. Son las reglas del mercado y la práctica de los sponsors los que muchas veces condicionan lo que vemos y lo que no vemos.


• Fuentes no contrastadas. Dentro de esta categoría se encuentra aquella información producida por autores no profesionales en la materia (amateurs). No suelen dar referencias en su trabajo, o se escudan en el anonimato para vertir sus opiniones. Una falsa imagen de autoridad en la materia puede llegar a confundir a un lector inexperto.

3. Falta de control en la web
Los mensajes de aprendizaje colaborativo y apertura que pregona la web 2.0 proporcionan a muchos una excusa para la transgresión de normas básicas, como las de violación de la propiedad intelectual (copyright) y la apropiación de datos personales.

• Violaciones de copyright. La facilidad de apropiarse de material ajeno en la web se refleja en el "copiar y pegar" para realizar trabajos de clase, en utilizar el e-mule para bajar música y películas, en las copias ilegales de programas de software, etc. El falso concepto de que TODO el conocimiento que hay en la red es de propiedad colectiva y/ gratuito, ha llevado a cuestionar los derechos de autor. Por otro lado, asuntos como la certificación de autoría o la propiedad de un trabajo colaborativo presenta dificultades para ser evaluadas.


• Apropiación de datos personales. Hay una apreciación muy baja entre los jóvenes del riesgo que supone depositar en la web datos personales, fotografías, etc. Los datos e información que aportamos tienen mayor exposición pública y entre ellos habrá quienes busquen apropiarse de nuestros datos personales con fines comerciales (empresas), delictivos (atracadores virtuales, depredadores sexuales), intimidatorios (cyberbullying), etc.

4. Rápido desfase
El negocio de la era de la información gira en torno al desfase planificado y a la creación constante de productos y aplicaciones. La rápida evolución de las herramientas y aplicaciones informáticas hace difícil generar y mantener contenidos educativos que incorporen los nuevos avances tecnológicos.

5. Problemas de comunicación
Es necesario recordar que la web social es una web esencialmente de lecto-escritura y en consecuencia crea limitaciones a un alumnado que no sepa expresarse con propiedad a través del lenguaje escrito. Estas dificultades se ven reflejadas tanto en su capacidad de transmitir sus dudas sobre la materia en estudio, como de exteriorizar sus emociones (motivación, desconcierto, angustia, ...).

Pero estos riesgos no entrañan problemas totalmente insalvables. Las soluciones están en manos de todos los miembros de la comunidad educativa. En el siguiente post se dará una serie de posibles soluciones a estos retos.

¿Conoces algún otro riesgo que traiga el uso de la web social?

Las referencias consultadas para este post se listan en el post siguiente.

TEMA DEL MES: La Web Social en la Educación

Así como Noviembre pudo haberse llamado el Mes de la Nutrición, Diciembre de 2008 pasará a ser para Quimistorias el Mes de la Web Social en la Educación. El propósito de este y los próximos posts es exponer los pros y los contras de las nuevas herramientas que proporciona internet en la educación y sus usos en la enseñanza de la química.

Este blog es un ejemplo de las posibilidades que ofrecen las nuevas herramientas tecnológicas, en la que yo como usuaria de la red puedo publicar y compartir información en una variedad de formatos (texto, fotos, videos, sonido) de forma rápida y sencilla. Pero aunque ahora parezca lejano, fue hasta sólo unos años atrás que los usuarios de internet éramos meros participantes pasivos, donde sólo se nos permitía leer (recibir) información.

Lo que hoy se conoce como la web 2.0, web de lecto-escritura, o web social, es un medio bidireccional, activo, basado en la contribución, creación y colaboración, y en la que basta tener acceso a internet y a un navegador. El componente clave de la web social es la facilidad de uso de una serie de nuevas herramientas tecnológicas (software) que promueve la interacción entre usuarios. Escribir un blog, colgar un video en YouTube, subir fotos en Flickr, contribuir en wikis como Wikipedia, o desarrollar una red social en MySpace, están cambiando la forma, y los motivos, de crear información, y estableciendo nuevas maneras de comunicarse.

Como herramienta educativa, la web social proporciona una nueva forma de aprender. El alumno pasa de mero receptor de información a gestor y creador de su propio conocimiento, y el profesor de transmisor de información se convierte en guía, facilitador y organizador del aprendizaje. Por supuesto, el propósito último del uso de internet en el aula y de este cambio metodológico es mejorar la participación, el interés, y por ende, la educación del estudiante.

Pero así como muchas son las luces de la web social, también tiene sus sombras. El carácter abierto de la web social conlleva una serie de riesgos que serán analizados en el siguiente post.

Regalo de risas

A mis viejos compañeros y amigos de Química en la PUCP.

De los mejores regalos de cumpleaños que he recibido. Fue un espectáculo sencillamente Pero debo rectificarme de un post anterior, en el que identifiqué mal a un miembro de Les Luthiers (me dí cuenta del gran error a mitad del espectáculo). No es Carlos Núñez "el químico" (el primero de la derecha en la imagen), el que nos hizo reír con las historias de Mastropiero, sino Daniel Rabinovich (en el centro), notario de profesión.

Proteínas

Entre mis nutrientes favoritos, las proteínas están a la cabeza de la lista. Y no sólo porque soy adicta a la leche (fría y sin azúcar), al bistéc recién hecho o a un plato de arroz con arvejitas (guisantes), sino porque a nivel molecular son una maravilla de la naturaleza.

Comencemos por decir que las proteínas son una enorme familia de sustancias que están presentes en todo tipo de células. Tal es así su presencia en nuestro organismo, que alrededor del 50% de nuestro peso en seco es proteína. El cuerpo humano contiene cerca de 100.000 proteínas diferentes. Sirven como componentes estructurales en los tejidos, piel, uñas, músculos y tendones; como catalizadores en síntesis biológicas y reacciones de degradación (enzimas); como hormonas, anticuerpos y neurotransmisores. Transportan oxígeno en la corriente sanguínea, así como también parte de los productos de deshecho del metabolismo. Ningún otro tipo de compuestos tiene tal variedad de funciones en los seres vivos.

Pero, cualquiera que sea su función, todas las proteínas son químicamente similares al estar compuestas por los mismos bloques básicos (building blocks), llamados aminoácidos. La naturaleza del grupo R establece la diferencia entre uno y otro aminoácido.

En las proteínas, los aminoácidos se encuentran unidos unos a otros a través de enlaces amido (enlace peptídico), formando polímeros (polipéptidos) de gran tamaño. Lo que es sorprendente es que todas las proteínas en el cuerpo humano están constituídas por sólo 20 aminoácidos diferentes. Y lo que es aún más sorprendente es la preferencia exclusiva de la naturaleza por sólo el enantiómero L en todos los aminoácidos procedentes de los seres vivos (con la excepción de la glicina, que no es quiral).

La mayoría de las proteínas incluyen, además de moléculas de polipéptidos, pequeñas moléculas orgánicas y/o iones metálicos (grupo prostético), sin cuya presencia la proteína en su conjunto carecería de su función biológica característica.

El arreglo o secuencia de aminoácidos a lo largo de la cadena de una proteína (estructura primaria) le da su identidad única. El cambio en sólo un aminoácido puede alterar las funciones características de la proteína. Por otro lado, la naturaleza de los grupos R determina en gran medida el arreglo tridimensional de las proteínas (caracterizado por sus estructuras primaria, secundaria, terciaria y cuaternaria), determinante para el adecuado funcionamiento de una proteína. Así, la molécuala se dobla o se pliega de tal forma que minimiza el contacto de grupos hidrofóbicos con el medio acuoso y maximiza los contactos de los grupos hidrofílicos con las moléculas de agua. El enlace de hidrógeno, los enlaces puentes disulfuro, y los enlaces iónicos son otros tipos de interacciones que afectan la disposición espacial de las proteínas.

La ingesta de proteínas a través de los alimentos es la forma que tiene el cuerpo de obtener aminoácidos para la síntesis de sus propias proteínas. Nuestros cuerpos pueden sintetizar 10 de estos aminoácidos en cantidades suficientes para cubrir nuestras necesidades. Los otros 10 (algunos hablan sólo hablan de 8, al excluir a la cisteína y la histidina) deben ser ingeridos y se les denomina aminoácidos esenciales porque son componentes necesarios de nuestra dieta. Pero tan importante como la cantidad es la calidad de proteína que se ingiere. Proteínas que no posean o que tengan sólo pequeñas cantidades de algunos aminoácidos se dice que son de bajo valor biológico. Es por ello que se necesitan en cantidades mayores. Muchas proteínas vegetales son pobres en lisina y metionina. Por ejemplo, proteínas de legumbres contienen sólo pequeñas cantidades de metionina, mientras que las proteínas del arroz, trigo y maiz son pobres en lisina, así que una combinación de arroz y arvejas (guisantes) proveerían de los aminoácidos esenciales. Por el contrario, en las proteínas animales, todos los aminoácidos se encuentran en una proporción balanceada. Una dieta que incluya carne, leche, huevos o queso provee de todos los aminoácidos esenciales.

Antoine Lavoisier

Antoine Laurent Lavoisier (1743-1794) fue un químico francés cuyas cuidadosas mediciones cuantitativas y precisos experimentos, convirtieron la química del siglo XVIII en ciencia. Lavoisier perteneció a la aristocracia parisina, y aunque estudió leyes, dedicó gran parte de su tiempo libre a la química. Sus mayores hallazgos fueron fruto de sus estudios en reacciones de combustión. La inclusión del peso de los gases en el balance de masas durante una reacción, le permitieron elaborar su famoso principio de que "nada se gana ni nada se pierde" en una reacción química. En su libro "Elementos de Química" publicado en 1789, Lavoisier enuncia su ley de la conservación de la masa de la siguiente manera: "Podemos establecer como un axioma incontestable que, en todas las operaciones del arte y la naturaleza, nada se crea; una cantidad igual de materia existe tanto antes como después del experimento".

Lavoisier supo interpretar la investigaciones realizadas por otros científicos, como los de Joseph Priestley y Henry Cavendish, que unidos a sus propios experimentos, lo condujeron a ser el primero en dar a conocer la existencia del gas oxígeno; a demostrar que el agua no era un elemento como se creía en ese entonces, sino que estaba compuesto por oxígeno e hidrógeno; y, a determinar que el aire esta formado principalmete por una mezcla de un gas inerte (ázoe o nitrógeno) y otro activo (oxígeno). Estos hallazgos lo llevarían a probar la participación del oxígeno del aire en la combustión, poniendo fin a la teoría del flogisto.

Sus estudios se extendieron al proceso de respiración de los seres vivos. En colaboración con el matemático Pierre Simon de Laplace, Lavoisier observó que el calor producido por una coballa al exhalar una cantidad determinada de CO2, es similar a la cantidad de calor producido por la combustión de carbón para dar la misma cantidad de CO2. Este resultado les permitió concluir que la respiración era en realidad un proceso de combustión. Aunque no llegaron a entender los detalles del proceso (supusieron que la reacción tenía lugar en los pulmones y no en las venas y arterias, como luego descubriría Magnus en 1837), este fue un paso importante en el desarrollo de la bioquímica.

Asimismo, se le reconoce como uno de los pioneros de la nutrición. Con la ayuda del químico Armand Séguin, Lavoisier midió el calor producido por el cuerpo cuando es sometido a esfuerzo físico y al consumo de diversas cantidades y tipos de alimentos. Un dibujo realizado por Madame Lavoisier, que se ilustra a sí misma tomando notas en una mesa cercana, muestra a Séguin sentado y presionando un pedal, con una máscara de cobre en su rostro que captura el aire expirado. Un médico toma el pulso de Séguin para determinar los efectos del ejercicio físico y el consumo de alimentos.

Sus descubrimientos científicos no lo pudieron proteger de la intolerancia del Reino del Terror de la Revolución Francesa. Su condición de inversionista en una compañia recaudadora de impuestos, le supuso la muerte por guillotina en 1794. A la petición de clemencia por parte de su esposa y sus colegas, alegando lo mucho que Lavoisier había hecho por la Revolución como químico, se les respondió con esta célebre frase: "La Revolución no necesita de científicos".

Nutrición-Desnutrición

El 16 de Octubre se celebró el Día Mundial de la Alimentación. En un momento en que todos parecemos tener sólo ojos y oídos para la crisis financiera, la prensa ha sido capaz de encontrar un resquicio entre sus titulares para traernos la cruda realidad de más de 900 millones de personas que pasan hambre. Es más, en países como Perú, uno de cada cuatro niños de entre 1 y 5 años sufre desnutrición crónica.

Pero a primera vista, no parece lógico que países como la India, Ecuador o Perú sufran problemas de desnutrición cuando son de los mayores productores y exportadores mundiales de algunos alimentos (arroz, plátano y espárragos, respectivamente). Y es que saciar el hambre no implica necesariamente librarse de la desnutrición.

Se define nutrición al proceso mediante el cual el organismo incorpora, transforma y utiliza diversas sustancias (nutrientes) necesarias para el buen funcionamiento del cuerpo. Los alimentos contienen además de los nutrientes, otras sustancias sin valor nutritivo, que pueden condicionar el aspecto físico, textura, olor y gusto del alimento.

Los nutrientes son, entonces, compuestos químicos que participan activamente en las reacciones metabólicas para mantener las funciones del organismo. Todos ellos contribuyen al funcionamiento celular. Hay seis grandes clases de nutrientes: proteínas, carbohidratos, lípidos o grasas, minerales (en los que se incluye el agua), y vitaminas. Las grasas y los carbohidratos son nuestras mayores fuentes de energía. En tiempos de ayuno o hambruna, el cuerpo es también capaz de generar energía a partir de las proteínas. Las membranas que envuelven todas las células de nuestro cuerpo están hechas principalmente de moléculas de lípidos, aunque también están presentes moléculas de proteínas y carbohidratos. Todos los catalizadores celulares (enzimas) son en esencia proteínas, pero muchas de ellas no pueden funcionar sin la presencia de moléculas relativamente pequeñas de vitaminas.

Debido a que no existe un único alimento que contenga todos los nutrientes necesarios, o de tenerlos no están presentes en cantidades suficientes, es indispensable ingerir periódicamente una amplia variedad de alimentos.

Un informe sobre desnutrición materno infantil (2008) realizado por la revista médica The Lancet, alerta sobre la importancia de una nutrición adecuada los dos primeros años de vida. Las consecuencias de la desnutrición infantil, principalmente por deficiencia de hierro y micronutrientes como vitamina C, zinc y calcio, se traducen en menor peso y talla, así como en daños irreversibles en el desarrollo físico, intelectual y emocional.

Las políticas económicas de los años 80 fomentaron la rentabilidad económica de los alimentos, de tal forma que los países en desarrollo "abandonaron los cultivos orientados a la alimentación de la población y se centraron en la producción destinada a la exportación". Para que países como la India, Ecuador o Perú erradiquen el hambre y la desnutrición, es necesario tomar una amplia batería de medidas (e. g. mayor acceso a la asistencia médica, eliminar las barreras del comercio, evitar la especulación con los alimentos, etc.), pero hay una que es indispensable, "el regreso a las políticas agrarias diseñadas en función de las necesidades de la población".

Y para terminar, quisiera incluir una frase dicha por un responsable del Programa Mundial de Alimentos: "si los gobiernos tienen recursos para rescatar sus bancos, seguro que también deben tenerlos para dar de comer a los hambrientos".

De vuelta ...en imágenes

Pocas oportunidades como las vacaciones para ver lo que nos rodea con nuevos ojos. En mi caso, era detenerme algún tiempo ante paisajes, motivos festivos y hasta carteles, para encontrarles su atractivo desde el punto de vista científico, y por tanto, como material para este blog.
Algunas de estas escenas lúdico-didácticas quedaron grabadas en alguna de mis cámaras fotográficas. Me es todavía difícil reemplazar mi Minolta tradicional, por las modernas cámaras digitales y por los aún más ligeros teléfonos móviles con cámara incorporada, que permiten descargar las imágenes en el ordenador con una facilidad pasmosa, pero la resolución que obtengo con mi vieja cámara compensa las molestias de tener que escanear las fotografías.
Usando el ingenioso widget que proporciona Picwing, del que tengo conocimiento gracias a los consejos de Esperanza Román, puedo publicar en el blog algunas de esas imágenes.