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Velocidad de reacciones

Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y Eduardo Reciulschi

Responsable disciplinar: Silvia Blaustein

rea disciplinar: Qumica

Temtica: Reacciones qumicas

Nivel: Secundario, ciclo bsico

Secuencia didctica elaborada por Educ.ar

Propsitos generales

Promover el uso de los equipos porttiles en el proceso de enseanza y aprendizaje.

Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusin y el intercambio entre pares, la realizacin en conjunto

de la propuesta, la autonoma de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.

Estimular la bsqueda y seleccin crtica de informacin proveniente de diferentes soportes, la evaluaci

Introduccin a las actividades

Si bien en la vida cotidiana las personas estn familiarizadas con los cambios qumicos, la cuestin de la velocidad con

que se producen es un tema de suma importancia, aunque no siempre es tenido en cuenta.

Si se puede entender cules son los factores que afectan la velocidad de una reaccin, las reacciones se podran

hacer ms lentas o ms rpidas segn las necesidades. En el caso de los alimentos elaborados, muchos tienen una

fecha de vencimiento a partir de la cual, el fabricante ya no garantiza su producto. En este caso, es de importancia que

la reaccin que hace que el alimento deje de ser saludable sea lenta. Otro ejemplo es el caso de los procesosindustriales, como sucede en la fabricacin de cido sulfrico o de amonaco, en la que se busca que la reaccin sea

lo ms rpida posible para obtener mayor produccin en el mismo tiempo.

El estudio de la velocidad de las reacciones qumicas tambin es relevante para evaluar aspectos ambientales

relacionados con procesos qumicos. Por ejemplo:

el reemplazo de ciertos productos que han tenido efecto sobre la naturaleza afectando sustancias que han

tardado miles de aos en formarse (como el ozono);

la bsqueda de alternativas para minimizar la produccin de gases provenientes de la combustin de

combustibles fsiles, como es el caso del empleo de convertidores catalticos en los automviles.

As como la velocidad de un automvil puede evaluarse como la distancia recorrida sobre el tiempo transcurrido en

recorrerla, la velocidad de una reaccin qumica suele expresarse como la variacin de la concentracin de reactivos

(o productos) en un determinado lapso de tiempo (V= ?conc/ ?t).

Objetivos de las actividades

Que los alumnos:

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caractericen la velocidad a la cual transcurre una reaccin qumica en funcin de la variacin del consumo de

reactivos o formacin de productos con el tiempo;

evalen el efecto de la concentracin inicial de reactivo sobre la velocidad de una reaccin.

Actividad 1.

Si se lee atentamente el envase del agua oxigenada comprada en una farmacia, se observar que este producto tiene

fecha de vencimiento. Esto se debe a que el agua oxigenada se descompone formando agua y oxgeno:

2 H2O2(ac) ----> 2 H2O (l) + O2 (g)(1)

Sin embargo, bajo ciertas condiciones, esta reaccin es suficientemente lenta como para permitir la comercializacin

del producto.

Algunos alimentos contienen sustancias capaces de descomponer muy rpidamente al agua oxigenada, un ejemplo es

la papa. El gas O2 (g) generado en dicha reaccin de descomposicin (1), produce una cantidad de espuma apreciable.

El volumen de dicha espuma puede estimarse midiendo la altura que alcanza en el tubo.

Debido a la multiplicidad de tareas que hay que realizar simultneamente en esta actividad (tomar tiempos,

anotar, medir) lo mejor es que armen grupos para hacerla.

Materiales

Una papa pelada.

Un mortero o cuenco irrompible.

Agua oxigenada de farmacia, 10 volmenes.

Un tubo de ensayos o similar fijado en un soporte.

Una regla.

Un reloj.

Procedimiento

1. Pelen y trituren la papa (puede utilizarse un mortero o un cuenco irrompible).

2. Coloquen la papa machacada en el tubo de ensayos hasta que alcance una altura de 2 cm.

3. Coloquen en el tubo el agua oxigenada hasta una altura de 5 cm.

4. Agiten el tubo hasta que comience a observarse la formacin de espuma. Empiecen a tomar el tiempo con el

reloj. Se considera que a tiempo igual a cero, la altura de espuma es igual a cero.

5. Midan la altura de la espuma despus de un minuto, desde la parte superior del lquido hasta donde la espum

a tenga contacto con el aire.

6. Midan la altura de espuma una vez transcurridos 2, 3, 4, y 5 minutos desde el comienzo del experimento.

Registren el tiempo y la altura de espuma en un anotador.

a) Repitan el experimento pero llenando con papa triturada solo 1 cm del tubo y colocando agua oxigenada hasta

los 4 cm.

b) Reserven los datos del experimento para la actividad siguiente.

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Actividad 2.Empleando el programa Calc de sus equipos porttiles, procesen los datos recolectados en laactividad 1

(volumen de espuma medido en funcin del tiempo).

La formacin de espuma en el experimento de laactividad 1 es proporcional a la concentracin de agua

oxigenada que se est descomponiendo, y formalmente se debera expresar la velocidad de la reaccin

en trminos de esta descomposicin. Prueben cmo sale hacerlo primero en funcin de lo que observaron empricamente (la espuma generada) y despus pueden intentar expresarla seriamente.

Abran el programa Calc.

En la columna A, escriban los datos correspondientes al volumen de espuma del primer experimento y en la

columna B, escriban el tiempo (1, 2, 3, 4, y 5 minutos). Reserven la primera casilla de cada columna para los

encabezados (altura para la primera, tiempo para la segunda).

A la columnaC la denominarn velocidad. Escriban en la primera casilla de la columna el nombre y e

n la siguiente la frmula =A2/B2, que indica que los valores de esas celdas se dividirn.

Trasladen esta frmula para los otros tiempos medidos (puede hacerse simplemente estirando o arrastran

do con el mouse la celda anterior hacia abajo).

A la columna D la denominarn velocidad promedio. En D2 hagan clic en el smbolo del asistente de

funciones que est junto a la lnea de entrada y seleccionen promedio. Inserten el rango de valores

Marquen las celdas de los datos de las columnas A y B. Con la ayuda del asistente de grficos, realicen un

grfico xy (eje x: tiempo, eje y: altura de la espuma).

Coloquen los datos del otro experimento (tem 6, actividad 1) a partir de la fila 10 en las mismas columnas y

repitan el mismo procedimiento para obtener la velocidad media y el grfico correspondiente.

Actividad 3.

Vea el video que est enhttp://www.youtube.com/watch?v=MuoEvR_BbAY, donde se muestra un experimentopara medir la disolucin de pastillas efervescentes.

Ahora lo van a hacer pero mejorndolo un poco.

Nuevamente van a comenzar expresando la velocidad en trminos empricos (de lo que ven) y no en trminos

formales.

Materiales

Un recipiente grande transparente del tamao de una olla o similar (que har las veces de un bao mara).

Un frasco de vidrio del tamao de un vaso.

Pastillas efervescentes (pueden ser mezclas de aspirina y bicarbonato o tabletas efervescentes de vitamina

C. Ambas se consiguen en farmacias).

Agua.

Un termmetro.

Un reloj.

http://www.youtube.com/watch?v=MuoEvR_BbAYhttp://www.youtube.com/watch?v=MuoEvR_BbAY

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Procedimiento

1. Coloquen el frasco de vidrio dentro del recipiente grande y llenen ambos con agua de la heladera.

2. Tomen la temperatura y coloquen dentro del frasco una pastilla efervescente. Tomen el tiempo

inmediatamente: registren el tiempo transcurrido desde que se coloc la pastilla hasta que se

disolvi completamente.

3. Repitan el experimento empleando agua a temperatura ambiente, agua tibia y agua caliente

(manipulen el agua caliente con precaucin para evitar quemaduras).

En el programa Calc de sus equipos porttiles, armen una tabla con los datos de temperatura del agua y tiempo

de disolucin. Representen ambas variables en un grfico xy (ejex: temperatura, ejey: tiempo).

Actividad de cierre

Utilicen el programa Writer de sus equipos porttiles para contestar el siguiente cuestionario. Empleen los

elementos grficos generados en las actividades anteriores para ilustrar las respuestas.

La velocidad es la misma en todo momento de la reaccin? Si no es as, cundo es mayor?

Si la velocidad fuera la misma durante todo el experimento, cmo sera la forma del grfico? (Ayuda:modifiquen los datos de la columna B en cualquiera de las series, de modo que los valores de la columna C

sean siempre iguales y el grfico se ajustar automticamente).

Es la velocidad media la misma en ambos experimentos? A qu lo atribuyen?

Cmo vara la velocidad de una reaccin con la temperatura?

Enlaces de inters y utilidad para el trabajo

Actividad: Soluciones

Actividad: Reacciones qumicas

Actividad: Catalizadores

Webgrafa recomendada

http://www.youtube.com/watch?v=J9wHjrJ7uY4. Experimentos para evaluar los efectos de la concentracin y la

temperatura.

http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/reacciones/concentra.htm. Velocidad de las reacciones qumicas

y concentracin.

http://www.fisicanet.com.ar/quimica/cinetica_quimica/ap01_cinetica_quimica.php. Descripcin de factores que

afectan la velocidad de una reaccin.

http://www.educ.ar/educar/site/reacciones-mas-rapidas-con-catalizadores.-materiales-y-metodos.html.

Reaccin de agua oxigenada, velocidad de reaccin.

http://www.youtube.com/watch?v=J9wHjrJ7uY4http://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/reacciones/concentra.htmhttp://www.fisicanet.com.ar/quimica/cinetica_quimica/ap01_cinetica_quimica.phphttp://www.educ.ar/educar/site/reacciones-mas-rapidas-con-catalizadores.-materiales-y-metodos.htmlhttp://www.educ.ar/educar/site/reacciones-mas-rapidas-con-catalizadores.-materiales-y-metodos.htmlhttp://www.fisicanet.com.ar/quimica/cinetica_quimica/ap01_cinetica_quimica.phphttp://www.deciencias.net/simulaciones/quimica/reacciones/concentra.htmhttp://www.youtube.com/watch?v=J9wHjrJ7uY4