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Título : OPTIMIZACIÓN Y ACTUALIZACIÓN DEL CURSO EXPERIMENTAL DE QUÍMICA ORGÁNICA II PARA LA CARRERA DE QFB, FACULTAD DE QUÍMICA, UNAM.
Autor : Vazquez Martinez, Jose Alfredo
Fecha de publicación : 2016
Resumen : Contar con material de apoyo actualizado, como los manuales de prácticas, en los laboratorios de docencia a nivel licenciatura, es de suma importancia, sobre todo en las carreras que son teórico-prácticas como las que se imparten en la Facultad de Química de la UNAM. La elaboración de manuales actualizados, con información enfocada al perfil de egreso para cada una de las carreras, es un trabajo sumamente importante. Debido al vertiginoso avance científico, la actualización de los manuales de prácticas debe hacerse continuamente. Adicionalmente, el desarrollo de procedimientos experimentales amigables con el medio ambiente (Química Verde), haciendo énfasis a los estudiantes en el uso racional de los reactivos usados, así como minimizar la generación de residuos tóxicos y el ahorro de energía y agua, tiene en la actualidad una importancia fundamental. Con esta visión, el Departamento de Química Orgánica está tratando, en los últimos dos años, de actualizar y desarrollar nuevos experimentos a microescala, orientados específicamente a las necesidades de la carrera del Químico Farmacéutico Biológico de la Facultad de Química, tomando en cuenta criterios de química sustentable para cubrir de esta manera los objetivos académicos y del perfil de egreso de los estudiantes. En la actualidad, la asignatura de Química Orgánica II para la carrera de QFB cuenta con un manual, donde los experimentos son realizados con cantidades grandes de reactivos, lo cual genera una cantidad de residuos excesiva. Adicionalmente, se debe resaltar que en el manual vigente existen pocos ejemplos específicos para la carrera de QFB, por lo cual no cumple con los objetivos académicos establecidos recientemente por el Departamento de Química Orgánica, en el contexto de la acreditación de las carreras que atiende. En el presente proyecto, se plantea modificar los nueve experimentos propuestos en el manual de prácticas vigente, considerando diversos aspectos para proporcionar el aprendizaje adecuado para los alumnos, optimizando, al mismo tiempo los recursos y sobre todo fomentando la conciencia por el cuidado del medio ambiente al generar la menor cantidad de residuos posible. Así mismo, se propone implementar nuevos experimentos con un enfoque y aplicación específicos para la carrera de QFB.
URI : http://132.248.161.133:8080/jspui/handle/123456789/4879
metadata.dc.contributor.responsible: Vazquez Martinez, Jose Alfredo
metadata.dcterms.callforproject: 2016
metadata.dc.coverage.temporal: 2016-2018
metadata.dcterms.educationLevel: nivel superior
metadata.dcterms.educationLevel.SEP: Licenciatura
metadata.dc.description.objective: OBJETIVOS General Revisar, optimizar e implementar protocolos a microescala que permitan generar un manual de experimentos con temas del laboratorio de la asignatura Química Orgánica II con clave 1411, que incluya ejemplos enfocados a la carrera de QFB. Particulares 1. Diseñar experimentos que tengan costos mínimos, mediante la optimización de recursos (reactivos, energía, material de vidrio y equipos). 2. Fomentar el cuidado por el medio ambiente mediante experimentos que generen la mínima cantidad de residuos. 3. Desarrollar e implementar protocolos que apoyen el aprendizaje de conceptos que no se encuentran actualmente incluidos en el trabajo de laboratorio. 4. Identificar los productos obtenidos en los experimentos para un mejor control de los resultados obtenidos. 5. Optimizar algunos de los experimentos incluidos en el manual vigente, para llevarlos a nivel de microescala y adaptarlos al nuevo enfoque.
metadata.dc.description.hypothesis: Si se cuenta con material didáctico adecuado para el aprendizaje de los temas revisados en el curso experimental de la materia de Química Orgánica II, con un enfoque específico para la carrera de QFB, el alumno comprenderá mejor los conceptos teóricos que adquiera en el aula y podrá relacionarlo fácilmente con sus actividades laborales y/o de posgrado futuras de una forma atractiva al ver aplicaciones directas.
metadata.dc.description.strategies: Se realizará una revisión bibliográfica exhaustiva de la literatura química relacionada con el tema, seleccionando experimentos que cubran los temas que se revisan en el curso, con un enfoque para la carrera de QFB. Este último punto lo deben cubrir tanto los protocolos que se quieren optimizar como los que se quieren implementar. Se adaptarán los protocolos existentes en dos puntos de mejora importantes: el primero, desarrollar la parte experimental en cantidades de reactivos a microescala, promoviendo así la disminución en el uso de reactivos, disolventes y minimizando la generación de residuos. El segundo, proporcionar el enfoque adecuado a la carrera de QFB con ejemplos de aplicaciones específicas al área fármaco-biológica de las reacciones químicas realizadas en el laboratorio. Estos experimentos se realizarán tomando en cuenta el tamaño del material de vidrio y el equipo necesarios para microescala. Se probarán experimentos para proponer protocolos nuevos que relacionen los temas revisados en el curso teórico con el laboratorio. Una vez validadas las nuevas prácticas, podrán ser incluidas en los cursos prácticos de los próximos semestres. Para asegurar la reproducibilidad de cada uno de estos experimentos, es necesario aislar e identificar los productos que se obtienen en cada una de las reacciones realizadas para su posterior análisis. Los experimentos propuestos deberán ajustarse al tiempo que corresponde a una sesión de laboratorio, es decir 3 h por semana. Cuando los experimentos se encuentren optimizados y ajustados al tiempo de la sesión de laboratorio, se probarán en grupos de alumnos seleccionados, para observar y analizar los resultados obtenidos y poder realizar más ajustes que se requieran. Una vez que estos protocolos estén listos, serán incluidos ya en el manual de prácticas actualizado, el cual servirá de material de apoyo para la asignatura de QOII de la carrera de QFB.
metadata.dc.description.goals: Durante el primer año, se revisarán y evaluarán los 8 protocolos incluidos en el manual vigente, para determinar los aspectos que requieren mejorar, principalmente el cambio de algunos de los reactivos que se usan, ya sea por el costo que tienen, o por su toxicidad. Con base a la búsqueda bibliográfica, se propondrán y probarán protocolos con cantidades menores de reactivos utilizados en cada experimento, lo que además de disminuir el costo económico, disminuirá la generación de residuos. Se realizará el aislamiento y caracterización estructural de los compuestos obtenidos durante este periodo. Para el segundo año, se deberán revisar y realizar los últimos ajustes a las técnicas experimentales propuestas para realizar los experimentos en tres grupos piloto de los dieciocho a los que se imparte esta asignatura. Los resultados de los experimentos llevados a cabo por los grupos piloto se analizarán, y la información generada servirá para optimizar los protocolos. Finalmente, los experimentos serán incluidos en un manual para la asignatura de Química Orgánica II como material de apoyo a los estudiantes que les ayudará a comprender mejor las reacciones químicas revisadas en este curso. Estos experimentos estarán actualizados con técnicas optimizadas y con ejemplos dirigidos a la carrera de QFB.
metadata.dc.description.selfAssessment: El objetivo principal de este proyecto consistió en revisar, optimizar e implementar protocolos a microescala que permitieran generar un manual de experimentos con temas que se revisan en el laboratorio la asignatura Química Orgánica II (1411). Se pretendia que el manual contara con ejemplos, o aplicaciones, de temas enfocados a la carrera de QFB. Podemos conluir que se alcanzaron los objetivos con éxito, ya que anteriormente se contaba con 9 experimentos, los cuales al usar una gran cantidad de reactivos generaban abundantes residuos, muchos de ellos de toxicidad elevada. El manual generado en este proyecto cuenta con 10 protocolos experimentales, que utilizan cantidades de microescala, con temas actualizados y con una mínima generación de residuos. Dos de los experimentos son nuevos y abordan temas que se revisan en el curso teórico, con lo cual se proporciona a los alumnos de la carrera de QFB una mayor comprensión de los temas revisados. Por la cantidad y el tipo de reactivos utilizados, los experimentos incluidos en el manual generado son de bajo costo. De esta forma, se ha logrado optimizar recursos (reactivos, energía, material de vidrio y equipos). Tambien se fomenta en los alumnos el cuidado por el medio ambiente al realizar experimentos que generan la mínima cantidad de residuos. Adicionalmente, las prácticas propuestas contribuyen a mejorar el aprendizaje y refuerzan los conceptos que se revisan en el curso teórico de esta asignatura permitiendo una mejor integración teórico-experimental. Muchos de los productos que se obtienen en estos experimentos fueron identificados por las técnicas espectroscópicas tradicionales en Química Orgánica como son: resonancia magnética nuclear (RMN) de 1H y 13C y espectroscopía de infrarrojo (IR). No obstante, para algunos de ellos, ha sido complicado su aislamiento, lo que ha dificultado identificarlos ampliamente. Otros compuestos aun se encuentran en proceso de análisis estructural para ser incluidos en el cuadernillo que apoyará a los profesores para un mejor control de los resultados obtenidos en los experimentos, así como ejemplos de las reacciones revisadas y relacionadas con áreas afines al campo laboral de la carrera de QFB. El beneficio resultado de las aportaciones de este proyecto es amplio, ya que la matricula de alumnos en la carrera de QFB es una de las más grandes de la Facultad de Química. Es importante continuar con el desarrollo de material, como el producto del presente proyecto, que permita ejemplificar los temas revisados en las asignaturas teórico-prácticas. La modificación del manual laboratorio de la asignatura QO II (1411) también ha permitido ser la base para otras asignaturas similares impartidas por el Departamento de Química Orgánica a otras carreras que se imparten en la Facultad de Química.
metadata.dc.description.goalsAchieved: Durante el primer año, se revisaron y evaluaron los 9 protocolos que contenía el manual vigente en el semestre 2017-2. Los aspectos a mejorar en los protocolos fueron las cantidades de reactivos usadas en cada experimento, ya que se consideraban a gran escala (mayores a 1 g o 5 mL de reactivos); así como reactivos que debido a su toxicidad implican un costo elevado para el tratamiento de sus residuos, o que se generan en cantidades considerables. Los protocolos que continúan en el manual de experimentos utilizan cantidades pequeñas de reactivos, suficientes para que el alumno observe el concepto teórico que se quiere ilustrar en el laboratorio, sin generar una gran cantidad de residuos. Durante las modificaciones al manual de practicas se quitó un experimento llamado "Identificación de aldehídos y cetonas", debido a la gran cantidad de reactivos que se usaban, algunos de ellos muy tóxicos, como el ácido crómico. Los productos fueron aislados y en su mayoría purificados y caracterizados. Se continúa trabajando en los que presentaron complicaciones de caracterización. Para el segundo periodo, se implementaron y probaron en grupos piloto dos protocolos nuevos; uno llamado "Reacción de Cannizzaro" el cual suple el experimento de "identificación de aldehídos y cetonas". Este experimento también se encuentra relacionado con la reactividad de aldehídos y cetonas, y se considera un protocolo de "Química Verde", ya que se realiza con una pequeña cantidad de reactivos, en ausencia de disolventes y no se requiere energía eléctrica para llevarlo a cabo, además de mostrar un aceptable rendimiento. El segundo experimento propuesto para el manual es la "Síntesis de rojo de metilo". Este experimento se incluye al final del semestre para cubrir el tema del curso teórico "Sustitución Electrofílica Aromática, acoplamiento de sales de diazonio". En el manual anterior no se contaba con este protocolo, a pesar de que es parte del temario del curso teórico. El producto "rojo de metilo" tiene aplicación en el área de biotecnología, disciplina con amplia relación a la carrera de QFB. Este compuesto se emplea como indicador de variaciones de pH en la fermentación de carbohidratos. Al preparar una disolución de este compuesto y colocarlo en un cultivo, si se observa un cambio de color, debido al cambio de pH, se considera una reacción positiva, ya que el microorganismo en estudio realiza una fermentación acidoláctica de la glucosa. Actualmente, la síntesis de este producto ya se encuentra en el manual vigente del semestre 2018-2. Aunado a estas metas alcanzadas, una estudiante de licenciatura está realizando su tesis para actualizar y proponer dos nuevos protocolos, con el objetivo de adicionarlos al manual y que el curso experimental sea más completo y haya una relación directa entre teoría y laboratorio. El trabajo en el laboratorio reforzará lo aprendido en el aula, por ser esta asignatura Teórico-Experimental.
metadata.dcterms.provenance: Facultad de Química
metadata.dc.subject.DGAPA: Química
metadata.dc.type: Proyecto PAPIME
Aparece en las colecciones: 2. Área de las Ciencias Biológicas, Químicas y de la Salud

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