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Indicador de logro:
Identifica evidencias de reacciones químicas a partir de experimentos.
Irene: La materia sufre cambios constantemente. Algunos de estos cambios modifican las propiedades químicas de la materia; otros solo su forma.
Comenzaremos por identificar y clasificar los cambios que llamen tu atención en tu vida cotidiana; para ello, realiza la siguiente actividad.
Diariamente ocurren una serie de cambios en la materia que está a nuestro alrededor, muchos de los cuales ni siquiera nos percatamos que ocurren. Si has colaborado en las labores que se realizan en la cocina, habrás notado que ahí ocurren muchos cambios observables.
A. Identifiquemos los cambios en la materia
Procedimiento:
Piensa en todas las situaciones que han estado a tu alrededor durante el presente día, y que han implicado un cambio en la materia, ya sea en su apariencia, forma, color, olor, etc.
Con esas situaciones en mente, completa el cuadro, mencionando las evidencias de los cambios.
Deberás analizar si en cada situación ha existido un cambio que altere la composición de la materia implicada, es decir, que se obtengan sustancias con un color, sabor u olor diferentes.
Analiza también si el cambio ocurrido es reversible, es decir, si se pueden obtener de nuevo las propiedades de la sustancia original; de lo contrario, el cambio será irreversible.
Los cambios que no modifican la composición química esencial de la materia, sino solo su apariencia física, se clasifican como cambios físicos. Por ejemplo: quebrar un material de vidrio, romper una hoja de papel y la evaporación del agua.
Los cambios que modifican la estructura química de la materia, transformando una sustancia en otra, se clasifican como cambios químicos, estos implican la ocurrencia de una reacción química, un proceso mediante el cual una o varias sustancias iniciales, llamadas reactivos, rompen los enlaces químicos entre sus átomos y se transforman en otras finales, denominadas productos, con liberación o absorción de energía durante el proceso.
Una ecuación química indica de forma simbólica los cambios que tienen lugar en una reacción química. Para ello, escribimos las fórmulas de los reactivos a la izquierda y las de los productos a la derecha, separándolos mediante una flecha. Si hay varios reactivos o productos, estos se separan por el signo + entre ellos.
También, se debe indicar el estado de agregación de reactivos y productos.
Fíjate que...
En ocasiones se coloca sobre la flecha la fórmula de una sustancia que actúa como catalizador, el cual se necesita para que la reacción ocurra a una rapidez apropiada.
Fíjate que...
El coeficiente estequiométrico 1 no se escribe; así que, si no vez ningún coeficiente antes de la fórmula de una sustancia, es porque su valor es 1.
B. Conozcamos los componentes de una ecuación química
Las reacciones irreversibles tienen lugar en un solo sentido, es decir, hacia los productos; mientras que las reacciones reversibles pueden evolucionar en ambos sentidos.
En la siguiente actividad clasifica las reacciones e identifica los componentes de una ecuación química.
Procedimiento:
Completa el cuadro e identifica en cada ecuación los reactivos y productos, así como los estados de agregación.
2. Clasifica cada reacción como irreversible o reversible.
3. Identifica si se requieren condiciones especiales para que la reacción se lleve a cabo (calor, catalizador, entre otras).
Considerando la simbología empleada, podemos leer correctamente una ecuación química. Por ejemplo, la siguiente ecuación indica que un mol del reactivo CaCO3 (carbonato de calcio) se encuentra en fase sólida, y se requiere de calor para que se lleve a cabo la reacción y se formen como productos un mol de CaO (óxido de calcio) en fase sólida y un mol de CO2 (dióxido de carbono), el cual se desprende como gas:
Ojo al dato...
El mol es la unidad del Sistema Internacional para medir la cantidad de sustancia.
1 mol equivale a 6.022 × 1023 partículas (como moléculas iones o átomos).
C. Identifiquemos las evidencias de reacción
¿Cómo nos damos cuenta de que se produce una reacción química? Por lo general, existen señales que nos indican su ocurrencia; por ejemplo, al quemar un trozo de leña, observamos que queda carbón y cenizas, y se desprenden gases.
Irene: Haremos varias reacciones químicas; para ello, es necesario que utilices tu equipo de seguridad personal: gabacha, guantes y gafas de seguridad.
Fíjate que...
En toda reacción química se cumple el principio de conservación de la materia, es decir, la masa total permanece constante.
Materiales: gradilla para tubos de ensayo, tres tubos de ensayo, un crisol (o una cápsula de porcelana), un clavo de hierro, una botella de plástico, un embudo plástico, una vejiga, una cajetilla de fósforos, trozos de hígado de pollo (o trozos de papa), bicarbonato de sodio, 5 ml de solución de sulfato de cobre (II) pentahidratado al 0.5 M, 1 ml de solución de cloruro de bario al 0.5 M, 5 ml de peróxido de hidrógeno, 100 ml de vinagre (o de jugo de limón), 1 ml de alcohol etílico y cloruro de sodio.
Procedimiento:
En un tubo de ensayo deposita aproximadamente 3 ml de solución de sulfato de cobre (II) pentahidratado.
Agrega aproximadamente un gramo de cloruro de sodio para acelerar la reacción.
Coloca dentro del tubo un clavo de hierro libre de óxido, de modo que parte del clavo quede sumergido en la solución.
Para que esta reacción sea evidente deberás esperar unos minutos. Luego de este tiempo, observa lo ocurrido.
Anota si has observado alguna evidencia, y concluye si hubo o no reacción química.
6. En otro tubo de ensayo coloca aproximadamente 2 ml de la misma solución de sulfato de cobre (II) pentahidratado.
7. Agrega 5 gotas de solución de cloruro de bario, observa lo que ocurre y anota si viste alguna evidencia; concluye si hubo una reacción química.
8. En otro tubo de ensayo deposita unos trozos de hígado de pollo (si no lo consigues, puedes usar unos trozos pequeños de papa).
9. Agrega al tubo unos 5 ml de peróxido de hidrógeno, y observa lo que ocurre. Responde:
a. ¿Qué función cumplen los trozos de hígado o de papa?
10. Dentro de una botella de plástico pequeña vierte unos 100 ml (aproximadamente) de vinagre, o bien de jugo de limón.
11. Con ayuda de un embudo pequeño, echa unas 4 cucharaditas de bicarbonato de sodio dentro de una vejiga. Asegúrate que queden en el fondo de la vejiga.
12. Coloca la boca de la vejiga en la boca de la botella, con cuidado de que el bicarbonato de sodio no caiga sobre el vinagre.
13. Sujeta la vejiga y deja que el bicarbonato de sodio caiga en el vinagre.
14. Observa lo que ocurre, y toca la botella para notar si se ha enfriado o calentado. Anota los resultados.
15. En un crisol coloca 5 gotas de etanol o alcohol etílico.
16. Con cuidado, acércale un fósforo encendido hasta que entre en contacto con el etanol.
17. Observa lo que ocurre y aproxima tus manos al crisol, pero sin llegar a tocarlo, para notar si se ha enfriado o calentado. Anota los resultados.
Para saber si ha tenido lugar una reacción química, podríamos analizar en el laboratorio las sustancias obtenidas, pero en la mayoría de las ocasiones es posible detectarlo porque observamos cambios a simple inspección, a los que se les denomina evidencias de reacción.
Como lo has podido apreciar, estas evidencias de reacción son:
Se forma un precipitado, que es un sólido insoluble formado a partir de reactivos en disolución; esto se indica escribiendo una flecha hacia abajo (↓) junto al producto.
Se desprenden gases, lo cual se indica escribiendo una flecha hacia arriba (↑).
Ocurre un cambio de color.
Se desprende o absorbe energía térmica (calor).
Se percibe un «olor» característico.
Las reacciones químicas no solamente se llevan a cabo en un laboratorio, sino que todo el tiempo están ocurriendo a nuestro alrededor. Solo se necesita ser un buen observador para percatarse de las evidencias de reacción.
Reacción entre el sulfuro de sodio y el sulfato de cadmio. La formación del precipitado amarillo es evidencia de que ha ocurrido una reacción química.
Irene: Para que tomes mayor conciencia de las reacciones químicas que ocurren en los procesos cotidianos, realiza la siguiente actividad.
D. Observando las reacciones de maduración
Materiales: tres plátanos verdes y una bolsa de plástico transparente.
Procedimiento:
Coloca uno de los plátanos dentro de una bolsa de plástico y ciérrala con un nudo; el segundo, envuélvelo en papel periódico; y el tercero, déjalo al aire libre.
Coloca los tres plátanos sobre una mesa o un estante.
Revisa el estado de los plátanos dos veces al día durante una semana, para observar su proceso de maduración.
4. Registra las evidencias de reacción que has observado. Si posees cámara, toma fotografías en cada vez que los observes.
Luego de transcurrida la semana, realiza una conclusión sobre la rapidez del proceso de maduración bajo las distintas condiciones.
Formula una hipótesis sobre cuáles son algunas posibles razones de la diferencia en la rapidez de maduración de los tres plátanos.
Presenta tus resultados, y discute sobre qué procedimientos se pueden usar para acelerar el proceso de maduración.
Plantea las razones del porqué cuando una fruta está con un proceso de maduración avanzado, su sabor ya no es tan agradable, e incluso puede causar efectos negativos sobre la salud si se consume.
Para saber más sobre las reacciones químicas, puedes consultar el material audiovisual que aparece acá.
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