INTRODUCCIÓN
En este
trabajo realizaremos tres reacciones químicas y haremos estudios de la
variación de la velocidad dependiendo de distintos factores.
Una reacción química se define como el
proceso de formación en el que unas sustancias iniciales (reactivos) se
transforman en unas sustancias finales (productos). Estas dos sustancias tienen
distinta naturaleza, es decir, no se trata de un cambio en las propiedades (cambio
físico) sino que las sustancias iniciales se convierten en otras con diferente
fórmula. En una reacción química, los enlaces entre los átomos que forman los
reactivos se rompen. Entonces, los átomos se reorganizan de otro modo, formando
nuevos enlaces y dando lugar a una o más sustancias diferentes a las iniciales.
·
Características de las reacciones
químicas
Ø La o las sustancias nuevas que se
forman suelen presentar un aspecto totalmente diferente del que tenían las
sustancias de partida.
Ø Durante la reacción se desprende o se
absorbe energía:
o
Reacción exotérmica: se desprende energía en el curso de
la reacción.
o
Reacción endotérmica: se absorbe energía durante el curso
de la reacción.
Ø Se cumple la ley de conservación de
la masa: la suma de las masas de los reactivos es igual a la suma de las masas
de los productos. Esto es así porque durante la reacción los átomos ni aparecen
ni desaparecen, sólo se reordenan en una disposición distinta.
Una reacción
química se representa mediante una ecuación química. Para leer o escribir una
ecuación química, se deben seguir las siguientes reglas:
·
Las
fórmulas de los reactivos se escriben a la izquierda, y las de los productos a
la derecha, separadas ambas por una flecha que indica el sentido de la reacción.
REACTIVOS ----------------à PRODUCTOS
·
A
cada lado de la reacción, es decir, a derecha y a izquierda de la flecha, debe
existir el mismo número de átomos de cada elemento.
Cuando una
ecuación química cumple esta segunda regla, se dice que está ajustada o
equilibrada. Para equilibrar reacciones químicas, se ponen delante de las
fórmulas unos números llamados coeficientes, que indican el número relativo de
átomos y moléculas que intervienen en la reacción.
Velocidad de una reacción química
La velocidad
de una reacción química se define como la velocidad a la que disminuye la
concentración de los reactivos. Así si un proceso es rápido, los reactivos
desaparecerán en poco tiempo. La velocidad depende de varios factores que
comprobaremos mediante distintas prácticas.
Para saber
si una reacción es rápida o lenta, hay que conocer la velocidad a la que
transcurre. Podemos definir velocidad de
reacción como la variación de cantidad de sustancia formada o transformada por
unidad de tiempo.
En general,
para determinar la velocidad de una reacción, hay que medir la cantidad de
reactivo que desaparece o la cantidad de producto que se forma por unidad de
tiempo.
·
Factores que afectan a la velocidad
de reacción
La velocidad
de una reacción se ve influida por una serie de factores; entre ellos se pueden
destacar:
Ø Naturaleza de los reactivos
Se ha observado que según los reactivos que
intervengan, las reacciones tienen distinta velocidad, pero no se ha podido
establecer aún unas reglas generales.
Ø Concentración de los reactivos
La velocidad de reacción aumenta con la concentración
de los reactivos. Para aumentar la
concentración de un reactivo:
o
Si
es un gas, se consigue elevando su presión.
o
Si
se encuentra en disolución, se consigue cambiando la relación entre el soluto y
el disolvente.
Ø Superficie de contacto de los reactivos
Cuanto más
divididos están los reactivos, más rápida es la reacción. Esto es así porque se
aumenta la superficie expuesta a la misma.
Ø Temperatura
En general,
la velocidad de una reacción química aumenta conforme se eleva la temperatura.
Ø Presencia de catalizadores
Un catalizador es una sustancia, distinta a
los reactivos o los productos, que modifican la velocidad de una reacción. Al
final de la misma, el catalizador se recupera por completo e inalterado. En
general, hace falta muy poca cantidad de catalizador.
Los catalizadores aumentan la velocidad de
la reacción, pero no la cantidad de producto que se forma.
Nosotros nos centraremos en la temperatura, la concentración de los reactivos y la superficie de contacto de los reactivos.
Estas prácticas serán llevadas a cabo con agua, vasos de precipitado, morteros, ácido clorhídrico (HCl) y comprimidos efervescentes.
Los
comprimidos efervescentes contienen carbonatos y un ácido y al disolverlos en
agua tiene lugar la siguiente reacción química:
CO32-
+ 2H+ => H2CO3
Además este
medio acuoso se descompone a su vez en dióxido de carbono y agua quedando la
reacción:
CO32-
+ 2H+ => H2O + CO2
Como el CO2
es una sustancia gaseosa al introducir el comprimido en agua se
desprenderán burbujas de esta sustancia.
Para nuestra
práctica utilizaremos el Efferalgan (1 gramo) que contiene 1 gramo de
paracetamol.
PARTE 1: INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
En este experimento vamos a probar la influencia de la temperatura en la velocidad de reacción de los comprimidos de Efferalgan.
-Material utilizado:
- Dos vasos de precipitado.
- Dos comprimidos de Efferalgan de 1 gramo.
- Agua.
- Hielos.
Usamos dos vasos precipitados que vamos a llenar de agua. A continuación introducimos solo en uno de ellos un hielo (el vaso de la izquierda en el vídeo). Al observar que el agua del vaso con hielo se está enfriando introducimos un comprimido de efferalgan de 1g en cada vaso. Al introducir las pastillas observamos la rapidez con la que se disuelve el efferalgan en el vaso que no contiene hielo aunque se pone un poco turbia el agua mientras que en el vaso que sí lo contiene se disuelve más lentamente y el agua se empieza a poner muy turbia.
En el experimento hemos podido apreciar la influencia de la temperatura en la disolución ya que se disuelve antes en agua del tiempo que en agua fría. En el agua del tiempo tarda 2,12 minutos mientras que en el agua fría tarda 5, 25 minutos en disolverse. Esto se debe a que el agua fría tiene menor energía que el agua del tiempo, y esto hace que las colisiones entre las partículas del agua y del comprimido sean mayores en el agua del tiempo que en el agua fría.
PARTE 2: INFLUENCIA DE LA SUPERFICIE DE CONTACTO ENTRE LOS REACTIVOS
En este experimento, repetiremos el experimento anterior, pero con agua del tiempo en ambos vasos y en uno de los vasos añadiremos el comprimido pulverizado.
-Material utilizado:
- Dos vasos de precipitado.
- Dos comprimidos de Efferalgan de 1 gramo.
- Agua.
- Varilla de vidrio.
En primer lugar cogemos dos recipientes utilizados anteriormente y los llenamos de agua del tiempo, a continuación cogemos otras dos pastillas de Efferalgan y con un mortero machamos una de ellas. Acto seguido, introducimos a la vez en el primer vaso (el situado a la izquierda en el vídeo) la pastilla entera y en el segundo vaso (situado a la derecha) la pastilla pulverizada. En el segundo debemos asegurarnos de empujar suavemente la sustancia con la varilla de vidrio, de tal manera que quede cubierta por agua en su totalidad, pero sin remover (es importante realizar este paso para que los resultados sean lo más objetivos y precisos posible).
Durante la disolución de las sustancias observamos que, sin duda, el agua de la segunda es más turbia y la pastilla en polvo de este mismo recipiente se disuelve con mayor facilidad, aunque se observa que la disolución comienza de manera rápida, se ralentiza. A pesar de esto tras 1,01min ya se ha disuelto por completo (en el vaso de la derecha).
La pastilla entera es por tanto la que más tarda, 2,02 minutos. En cambio es la que provoca menor turbidez en el agua, y por lo generar mantiene su ritmo de disolución estable.
-Conclusiones:
Podemos decir entonces que la velocidad de reacción de una sustancia depende directamente de la influencia de la superficie de contacto entre los reactivos, ya que el comprimido pulverizado se disolvió con mayor rapidez que el que estaba entero. Esto se debe a que, al estar machacado el comprimido hay que romper menos uniones entre las partículas.
-Conclusiones:
Podemos decir entonces que la velocidad de reacción de una sustancia depende directamente de la influencia de la superficie de contacto entre los reactivos, ya que el comprimido pulverizado se disolvió con mayor rapidez que el que estaba entero. Esto se debe a que, al estar machacado el comprimido hay que romper menos uniones entre las partículas.
PARTE 3: INFLUENCIA DE LA CONCENTRACIÓN DE LOS REACTIVOS
En este experimento introduciremos el comprimido de Efferalgan (paracetamol) en dos vasos de precipitado, uno con agua del grifo sin nada más (el vaso de la izquierda en el vídeo), y otro con un poco de agua y un poco de ácido clorhídrico (el vaso de la derecha en el vídeo).
- Paso 1: En primer lugar llenaremos un vaso de precipitado con agua del grifo, y el otro vaso lo llenaremos con agua del grifo, pero en menor cantidad, para que al añadir el ácido clorhídrico ambos tengan la misma cantidad total de disolvente. Cuando añadimos el ácido clorhídrico lo hicimos con guantes y teniendo en cuenta que había que echar el ácido clorhídrico sobre el agua, y no al revés porque puede ser peligroso.
- Paso 2: Una vez que teníamos los vasos preparados, los pusimos en la mesa y echamos la pastilla a la vez en ambos, poniendo en ese mismo momento en marcha el cronómetro.
- Paso 3: Empezaron a salir burbujas de los comprimidos. Salían con mayor velocidad en el vaso del ácido clorhídrico, en el que el comprimido se disolvía a gran velocidad y el agua estaba muy turbia. En cambio, en el vaso del agua la disolución comenzó siendo más lenta, y el agua estaba menos turbia.
- Paso 4: La reacción en el vaso con el ácido clorhídrico fue más rápida hasta el primer minuto aproximadamente. Cuando llegamos al primer minuto, las dos reacciones iban a la misma velocidad, ya que la reacción del vaso con ácido clorhídrico empezaba a ralentizarse, y la turbidez del vaso con agua comenzó a ser mayor que la del vaso con ácido clorhídrico.
- Paso 5: La velocidad de reacción del vaso del ácido clorhídrico seguía disminuyendo, de manera que la velocidad de reacción del vaso con agua era mayor que la del vaso con ácido clorhídrico.
- Paso 6: Al final, terminó de disolverse antes el comprimido en el vaso con agua (2,51 minutos) que en el vaso con ácido clorhídrico (3,54 minutos).
- Material utilizado:
- Dos vasos de precipitado.
- Agua.
- Ácido clorhídrico.
- Guantes de plástico.
- Cronómetro y grabadora.
- Dos comprimidos de Efferalgan de 1 gramo.
- Dos comprimidos de Efferalgan de 1 gramo.
- Conclusiones: Al añadir el ácido clorhídrico estamos aumentando la concentración de iones H+, que es uno de los reactivos del proceso. Los comprimidos contienen carbonatos (derivados del CO32-) y un ácido (sustancia que en medio presenta iones H+). Al disolverlos en el agua, tiene lugar la siguiuente reacción química: CO32- + H+ --> H2CO3. Por ello al aumentar la cantidad de iones H+ con el ácido clorhídrico la disolución tendría que haber sido más rápida. Al principio pensábamos que así sería, pero nos dimos cuenta de que a medida que avanzaba el tiempo, la velocidad de reacción en el ácido clorhídrico disminuía y acabó terminando primero la reacción del comprimido del vaso con agua. No sabemos muy bien a que se puede deber este cambio en la velocidad de reacción del vaso con ácido clorhídrico.
CONCLUSIONES
CONCLUSIONES
Al realizar
estos proyectos hemos podido comprobar que la velocidad de las reacciones
químicas dependen de varios factores como:
La
temperatura, como hemos podido observar en la primera reacción, esto se debe a
que un aumento de temperatura aumenta la velocidad de reacción por lo que hay
un mayor número de partículas en colisión que tienen la energía de
activación necesaria para que suceda la reacción, resultando en más
colisiones exitosas.
También depende
de la superficie en contacto entre los reactivos, como hemos podido observar en
la segunda reacción, esto es así porque aumenta la superficie expuesta a la
reacción química acelerando así el proceso.
Por último
hemos observado que depende de la concentración de los reactivos, apreciada en
la tercera reacción, esto se debe a que al aumentar la concentración de estos
habrá mas colisiones que generará una reacción química más rápida.
Aparte de
estos factores hay otros que influyen en la velocidad con que se produce una
reacción química tales como la presión, la presencia de un catalizador, el
estado físico de los reactivos y en ocasiones la luz.
