Análisis de la problemática en la enseñanza sobre el concepto de "dos fases acuosas"

CLAUDIA BRITOS; MARÍA LAURA CARBAJAL

Santa Fé

Simposio; 3º Simposio Argentino de Procesos Biotecnológicos (SAProBio 2014); 2014

La extracción de proteínas con sistemas de dos fases acuosas es uno de los temas de la asignatura ?Recuperación y Purificación de Proteínas? ?perteneciente al ciclo superior de la Licenciatura en Biotecnología de la UNQ- ya que es una operación utilizada para varios procesos de recuperación a partir de material biológico complejo como tejidos vegetales o restos de medios de cultivos, debido a su bajo costo y simplicidad.Se ha observado que es uno de los temas que más confusiones genera, no en entender que una molécula puede establecer interacciones más estabilizantes con una fase que con otra sino en la naturaleza del sistema de dos fases en si.  La mezcla de ciertas soluciones acuosas de polímeros (por ejemplo, PEG-dextrano) o de un polímero y una sal (por ejemplo, PEG-Na2SO4) por encima de determinadas condiciones críticas (concentración y temperatura) da lugar a un sistema que se divide en dos fases no miscibles. Ambas fases se componen fundamentalmente de agua, y cada una de ellas está más enriquecida en uno de los otros componentes. Si un soluto se añade a este sistema de dos fases acuosas, se distribuye de forma desigual entre las dos fases.Hipotesis de trabajo:1.    Concepciones previas generadas por libros de texto de las químicas básicas y por simplificaciones en el lenguaje del docente en las explicaciones relacionadas con miscibilidad de líquidos.2.    Ausencia de modelos racionales en el proceso de generación de sistemas de dos fases acuosas.Metologia: Concepciones previas y simplificaciones del lenguaje: Entrevistas, registro de discusión en el aula, preguntas básicas conceptuales. Análisis de libros de texto generales comúnmente utilizados (Química General, Química Orgánica, Fisicoquímica, diccionarios) mediante la búsqueda de términos clave relacionados con la temática. Palabras Clave de Búsqueda Bibliográfica: a) Fase, b) Diagrama de Fases, c) Líquidos Parcialmente Miscibles. Análisis de las definiciones.Ausencia de modelos racionales: Análisis de bibliografía específica.Resultados y Discusión: Análisis de libros de texto generales: a) Los libros de estudio de Química general, más comúnmente utilizados por los alumnos de UNQ, no incorporan ?Fase? en su glosario. Se encuentra como Diagrama de Fases y se encuentra asociado a los distintos estados de agregación de la materia (cambios de estado). Uno de los libros de Química Orgánica, apenas menciona líquidos parcialmente miscibles con un ejemplo (no define). El otro libro consultado, no aporta datos. En cuanto al libro de Fisicoquímica, este define formalmente el término Fase. Menciona y define ?Líquidos parcialmente miscibles? y brinda un ejemplo. Habla de ?fases enriquecidas?. b) La Miscibilidad e inmiscibilidad se asocia a las fuerzas de unión (polar-polar y no polar-no polar para el caso de miscibilidad, mientras que para inmiscibilidad resulta en polar-no polar). Se encuentran las conocidas frase de ?lo similar disuelve lo similar?. c) En cuanto a los diagramas de fases, hay una variedad de representaciones que se denominan igual, mostramos solo las correspondientes a química pero en el campo de la física también hemos encontrado ejemplos de diagramas con la misma denominación.Registro de discusiones: Se les pregunto de manera informal a aproximadamente 25 alumnos en dos cursadas diferentes si habían estudiado líquidos parcialmente miscibles en alguna materia y en su mayoría expresaron que no lo tenían presente, solo unos pocos expresaron recordar que en un curso de Química Orgánica se refirieron al tema. Las mismas preguntas a un grupo de 10 graduados dieron resultados similares.Bibliografía especifica del tema: nos centramos en el análisis de publicaciones en revistas especializadas. Hemos encontrado al menos diez teorías que tratan de explicar y predecir el fenómeno y al momento solo han sido útiles para caracterizar parcialmente algunos sistemas. Conclusiones: Es necesario explorar o estudiar las concepciones previas de los estudiantes con respecto a la miscibilidad entre líquidos así como también incorporar el aspecto epistemológico en la práctica de enseñanza-aprendizaje del concepto de ?dos fases acuosas?.La ausencia en los cursos previos de conceptos de líquidos parcialmente miscibles y la gran cantidad de ?versiones? de diagramas de fase, lleva a confusiones y concepciones alternativas en los alumnos. La idea inducida por libros de texto, y posiblemente también por profesores, de ?lo similar disuelve lo similar? da como consecuencia que al momento de enfrentarse al problema de dos fases acuosas no comprendan que dos soluciones con el mismo tipo de interacciones moleculares no se disuelvan completamente entre si. Este hecho cobra más complejidad cuando se intenta explicar que inclusive depende de la proporción entre los líquidos. En los textos encontrados se asume que el fenómeno de la miscibilidad entre líquidos está gobernado únicamente por la naturaleza de las fuerzas intermoleculares y no, como en nuestro caso de estudio, también por el peso molecular de las especies, sus composiciones relativas y la temperatura.Además, es necesario analizar la forma en que se explica miscibilidad en los cursos básicos de química. Creemos que es deseable evitar las reglas absolutas y simplificación de los conceptos, incorporando la idea de existencia de ?las zonas grises? aun en estudio. Esto podría incluso incentivar la curiosidad en los estudiantes.  Finalmente, encontramos también un gran problema netamente disciplinar. La comunidad científica aún no  ha encontrado un modelo único que explique el comportamiento de líquidos y mezclas, obligando a explicar fenómenos como la formación de dos fases acuosas basándose en observaciones experimentales, como un modelo de caja negra, sin poder definir realizar definiciones  rigurosas.