PROCEDIMIENTO. Observar cómo se rompe un enlace químico durante un cambio químico Escribir una ecuación química

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1 Edit File ACTIVIDAD RÁPIDA DE LABORATORIO Romper enlaces en una reacción química Los enlaces químicos mantienen unidos a los átomos de los compuestos. Cuando estos enlaces se rompen, ocurre un cambio químico y se forman una o más sustancias con propiedades diferentes. Este fenómeno puede manifestarse de varias formas distintas, incluida la producción de sólidos, líquidos o gases, o cambios de color. Las sustancias se pueden identificar según sus fórmulas químicas. En una fórmula química, los subíndices indican cuántos átomos de cada elemento están representados en la fórmula. El número que aparece antes de la fórmula es el coeficiente, que representa el número de moléculas de cada sustancia. En esta actividad de laboratorio, investigarás qué sucede cuando rompes un enlace químico. PROCEDIMIENTO Mide 10 mililitros de bicarbonato de sodio con la probeta graduada y viértelo en el tubo de ensayo. Describe el bicarbonato de sodio. Usa un tubo de ensayo y una plancha calefactora o un mechero de Bunsen para recoger y analizar información sobre esta reacción química. Asegúrate de que tú y tu compañero usen el equipo de seguridad preventiva, incluidos el delantal, los guantes y las gafas a prueba de salpicaduras químicas. Usa la agarradera para tubos de ensayo para sostener el tubo de ensayo sobre la plancha calefactora o la llama. Sostén siempre la boca del tubo de ensayo alejada de las personas. Anota tus observaciones. Puedes encender una tablilla de madera y colocarla en el tubo de ensayo para comprobar la presencia de dióxido de carbono. Si la llama se apaga, no hay oxígeno presente. Escribe una explicación acerca de por qué crees que se apagó. OBJETIVOS Observar cómo se rompe un enlace químico durante un cambio químico Escribir una ecuación química MATERIALES Por pareja agarradera para tubos de ensayo bicarbonato de sodio plancha calefactora o mechero de Bunsen portatubos probeta graduada tablilla de madera tubo de ensayo Por estudiante delantal de laboratorio gafas protectoras a prueba de salpicaduras químicas guantes resistentes al calor Fusión 148 Unidad 3, Lección 4

2 Actividad rápida de laboratorio Comprueba la presencia de dióxido de carbono usando los instrumentos adecuados para recopilar y analizar tus datos. Asegúrate de seguir usando los equipos de seguridad preventiva mencionados en el paso 2 al hacerlo. Anota tus observaciones. Cuando termines de calentar el bicarbonato de sodio, apaga la fuente de calor y coloca con cuidado el tubo de ensayo en el portatubos. Describe la sustancia que queda en el tubo de ensayo. En qué se diferencia del bicarbonato de sodio? Analiza tus datos para formular una explicación razonable sobre lo que observaste en el paso 5. Qué evidencias tienes de que haya ocurrido un cambio químico? Describe cualquier sustancia nueva que hayas detectado, incluidos gases dentro del tubo de ensayo o sustancias en la parte interna de las paredes del tubo de ensayo. Incluye las propiedades observables de las sustancias en tu descripción. La formula química que se usa para identificar el bicarbonato de sodio es NaHCO 3. El polvo que queda en el tubo de ensayo se llama soda en cristales, y su fórmula química es Na 2 CO 3. Igual que en el paso 5, analiza esos datos para formular una explicación razonable en relación con la evidencia que indica qué otras sustancias se produjeron durante la reacción. Identifica estas sustancias por su nombre y fórmula química y determina el número de átomos de cada elemento de cada fórmula química. Usa tus respuestas a la pregunta anterior para escribir una ecuación química equilibrada para la reacción química de este experimento. Para cada fórmula química de tu reacción, determina el número de átomos de cada elemento. Fusión 149 Unidad 3, Lección 4

3 Edit File ACTIVIDAD RÁPIDA DE LABORATORIO Los catalizadores y las reacciones químicas En esta actividad de laboratorio, investigarás cómo la presencia y el área de la superficie de un catalizador afectan la tasa de una reacción química. Observarás peróxido de hidrógeno, H 2 O 2, descomponerse en oxígeno, O 2, y agua, H 2 O. Una enzima presente en las células del hígado actúa como un catalizador para esta reacción. PROCEDIMIENTO Coloca un pedazo pequeño de cinta de enmascarar cerca de la parte superior de cada tubo de ensayo y rotula los tubos 1, 2 y 3. Usa el embudo y la probeta graduada para verter 5 mililitros (ml) de la solución de peróxido de hidrógeno en cada tubo de ensayo. Coloca los tubos en el portatubos. Machaca un cubo de hígado en el mortero. Usa las pinzas para colocar el cubo de hígado en el tubo de ensayo 1. Coloca el hígado machacado en el tubo de ensayo 2. Usa el agitador de vidrio para empujar el hígado en la solución de peróxido de hidrógeno en ambos tubos de ensayo. No hagas nada con el tubo de ensayo 3. Observa la tasa de reacción (la cantidad de burbujas) en los tres tubos de ensayo. Anota tus observaciones en la siguiente tabla. OBSERVACIONES DE LA TASA DE REACCIÓN Tubo de ensayo 1 Tubo de ensayo 2 Tubo de ensayo 3 OBJETIVOS Identificar factores que pueden afectar la tasa de una reacción química Describir la función de los catalizadores MATERIALES Por grupo agitador de vidrio bolígrafo o marcador cinta de enmascarar cubos de hígado pequeños (2) cuchara embudo mortero con mano peróxido de hidrógeno, solución al 3% pinzas portatubos probeta graduada, 10 ml tubos de ensayo, 10 ml (3) Por estudiante delantal de laboratorio gafas de protección guantes Cómo afecta la presencia del hígado la reacción del peróxido de hidrógeno? Fusión 152 Unidad 3, Lección 4

4 Actividad rápida de laboratorio Qué tipo de hígado (entero o machacado) produce una reacción más rápida? Por qué? Cuál es el propósito del tubo de ensayo 3? Fusión 153 Unidad 3, Lección 4

5 Edit File ACTIVIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LABORATORIO Cambio de tasa En esta actividad, investigarás de qué maneras el área de la superficie y la concentración de reactivo pueden afectar la tasa de una reacción química. Explorarás formas de aumentar o disminuir la tasa de la reacción entre papel de aluminio y ácido clorhídrico (HCl). La rapidez con que ocurre una reacción química se llama tasa de reacción. A veces, quieres que una reacción ocurra rápidamente, como cuando le quitas manchas y das brillo a una pieza de bisutería. Otras veces, prefieres que ocurra despacio, como cuando dependes de una batería como fuente de energía eléctrica. Por lo tanto, es importante saber cómo se puede controlar la tasa de una reacción química. PROCEDIMIENTO PREGUNTA Dados tres pedazos iguales de papel de aluminio, cómo puedes cambiarlos para que reaccionen a diferentes tasas en 15 ml de ácido clorhídrico de 1.0 M? Comenta tus ideas con tu grupo. FORMULA UNA HIPÓTESIS Formula una hipótesis que pueda ponerse a prueba para responder la pregunta anterior. Explica tu razonamiento. OBSERVA Prepara las tres tiras de papel de aluminio de modo que cada una reaccione a una tasa diferente con el ácido clorhídrico de 1.0 M. Puedes abollar una tira, doblar otra, cortar una con las tijeras, usar papel de lija para hacer más rugosa la superficie o probar con cualquier otra cosa que creas que puede cambiar la tasa de reacción con el ácido. También tendrás que buscar cualquier equipo adicional que consideres apropiado para recopilar y analizar tus datos. OBJETIVOS Describir los factores que afectan la tasa de una reacción química Comparar distintas formas de cambiar la tasa de una reacción química MATERIALES ácido clorhídrico, concentraciones de 1.0 M, 0.5 M y 0.1 M (15 ml de cada una) agua cronómetro embudos (2) papel de lija portatubos probetas graduadas, de al menos 30 ml (2) tijeras tiras de papel de aluminio de 5 cm 1 cm (3) tubos de ensayo de al menos 30 ml (3) Por estudiante delantal de laboratorio gafas protectoras a prueba de salpicaduras químicas guantes Fusión 158 Unidad 3, Lección 4

6 Asegúrate de que todos los miembros del grupo lleven puestos el delantal, los guantes y las gafas protectoras a prueba de salpicaduras químicas. Asegúrate de recopilar todos los datos con unidades del Sistema Internacional de Unidades. Para preparar los tubos de ensayo, colócalos en el portatubos y agrégales el ácido clorhídrico. Usa la probeta graduada y el embudo para medir cuidadosamente 15 ml de ácido de 1.0 M. Luego, viértelo en el primer tubo de ensayo. Repite el procedimiento con los tres tubos. Coloca una muestra de papel de aluminio en uno de los tubos de ensayo y observa la reacción. Usa el cronómetro para medir cuánto tiempo tarda en comenzar la reacción y cuánto dura. Observa con cuánta fuerza bulle y cuánto calor emite. Luego, pon a prueba las otras muestras de papel de aluminio, una por vez. A, anota tus observaciones y asegúrate de anotar cómo cambiaste el papel de aluminio para cada prueba. Muestra A Muestra B Muestra C Fusión 159 Unidad 3, Lección 4

7 ANALIZA LOS RESULTADOS Describir métodos Qué hiciste con cada tira de papel de aluminio para que reaccionara de distintas maneras? Por qué elegiste esos métodos? Analizar datos La cantidad de aluminio fue la misma en todas las pruebas. Qué prueba tuvo la reacción más rápida? Cuál la más lenta? Formula una explicación razonable para tus observaciones. SACA CONCLUSIONES Evaluar hipótesis Los resultados de tus pruebas experimentales apoyan la hipótesis que formulaste? Explica tu respuesta. Fusión 160 Unidad 3, Lección 4

8 Aplicar conceptos De acuerdo con un análisis de tus datos, qué puedes hacerle a un material para aumentar o disminuir su tasa de reacción? Usa los datos para formular una explicación razonable para tu respuesta. Comunica los resultados de tu análisis a otros grupos y compara las conclusiones. PREGUNTA Dados tres pedazos iguales de papel de aluminio, cómo crees que puedes cambiar el ácido clorhídrico para cambiar la tasa de reacción con cada pedazo? Comenta tus ideas con tu grupo. FORMULA UNA HIPÓTESIS Formula una hipótesis que pueda ponerse a prueba para responder la pregunta anterior. Explica tu razonamiento. OBSERVA Para preparar los tres tubos de ensayo, rotúlalos 1.0 M, 0.5 M y 0.1 M y colócalos en el portatubos. Usa una probeta graduada y un embudo para medir cuidadosamente 15 ml de las concentraciones de 1.0 M, 0.5 M y 0.1 M de ácido clorhídrico, una para cada tubo de ensayo. Asegúrate de limpiar y secar la probeta graduada entre mediciones para no cambiar la concentración de la muestra de ácido clorhídrico. Coloca una tira de papel de aluminio en el primer tubo de ensayo y observa la reacción. Usa el cronómetro para medir cuánto tiempo tarda en comenzar la reacción y cuánto dura. Observa con cuánta fuerza bulle y cuánto calor genera. Haz la prueba con las otras concentraciones en el resto de los tubos de ensayo, uno por vez, hasta que hayas hecho la prueba con todas las muestras. Anota tus observaciones a. Fusión 161 Unidad 3, Lección 4

9 Ácido clorhídrico de 1.0 M Ácido clorhídrico de 0.5 M Ácido clorhídrico de 0.1 M ANALIZA LOS RESULTADOS Comparar resultados Qué concentración de ácido clorhídrico reaccionó más rápido? Cuál reaccionó más despacio? Formula una explicación razonable para cada respuesta. Describir observaciones Si no tuvieras el cronómetro, qué otros equipos serían adecuados para reunir y analizar información relacionada con la concentración que reaccionó más rápido o más despacio? Fusión 162 Unidad 3, Lección 4

10 SACAR CONCLUSIONES Evaluar hipótesis Tus resultados apoyan la hipótesis que formulaste? Explica tu respuesta. Aplicar conceptos De acuerdo con un análisis de tus datos, cómo afecta la concentración de una solución a la tasa de reacción? Usa los datos para formular una explicación razonable para tu respuesta. Comunica tus conclusiones a los miembros de los demás grupos y compara los resultados. CON LA PREGUNTA ESENCIAL Aplicar conceptos 15 ml de ácido clorhídrico de 1.0 M tendrían la misma tasa de reacción que 30 ml de ácido clorhídrico de 0.5 M? Explica tu respuesta. Fusión 163 Unidad 3, Lección 4

11 ACTIVIDAD DE INVESTIGACIÓN DE LABORATORIO Cambio de tasa En esta actividad, explorarás formas de aumentar o disminuir la tasa de la reacción entre papel de aluminio y ácido clorhídrico (HCl). La rapidez con que ocurre una reacción química se llama tasa de reacción. A veces, quieres que una reacción ocurra rápidamente, como cuando le quitas manchas y das brillo a una pieza de bisutería. Otras veces, prefieres que ocurra despacio, como cuando dependes de una batería como fuente de energía eléctrica. Por lo tanto, es importante saber cómo se puede controlar la tasa de una reacción química. PROCEDIMIENTO PREGUNTA Dados el papel de aluminio y el ácido clorhídrico, cómo puedes cambiarlos para cambiar la tasa de una reacción química entre ellos? Piensa algunas ideas y coméntalas con tu grupo. También tendrás que obtener cualquier equipo adicional que consideres apropiado para recopilar y analizar tus datos. FORMULA UNA HIPÓTESIS El primer paso para diseñar y realizar una investigación experimental es formular una hipótesis que pueda ponerse a prueba y que intente responder una pregunta bien definida. Para comenzar tu investigación, formula una hipótesis que pueda ponerse a prueba para responder la pregunta anterior. Explica tu razonamiento. OBJETIVOS Describir los factores que afectan la tasa de una reacción química Comparar distintas formas de cambiar la tasa de una reacción química MATERIALES ácido clorhídrico, concentraciones de 1.0 M, 0.5 M y 0.1 M (15 ml de cada una) agua cronómetro embudos (2) papel de lija portatubos probetas graduadas, de al menos 30 ml (2) tijeras tiras de papel de aluminio de 5 cm 1 cm (3) tubos de ensayo de al menos 30 ml (3) Por estudiante delantal de laboratorio gafas protectoras a prueba de salpicaduras químicas guantes Fusión 164 Unidad 3, Lección 4

12 DESARROLLA UN PLAN Examina los materiales que te dio tu maestro. Usa los instrumentos y equipos apropiados, como probetas graduadas, tubos de ensayo, dispositivos para controlar el tiempo y otros equipos que sean necesarios, para reunir y analizar información. Piensa cómo puedes usar los materiales disponibles para poner a prueba tu hipótesis. Escribe un procedimiento paso a paso para poner a prueba tu hipótesis. Recuerda que hay dos variables en esta investigación el papel de aluminio y el HCl pero para obtener resultados precisos debes hacer la prueba con una sola variable por vez. Qué variables controlarás? Cómo las controlarás? Cómo recopilarás y anotarás los datos? Además de la tasa de reacción, considera cómo observarás y analizarás los indicadores de reacción química, como cambios de temperatura o de color, o la producción de un gas. Qué otros equipos podrías usar? Escribe tu procedimiento en el siguiente espacio. Si lo deseas, incluye esquemas. OBSERVA Con la autorización de tu maestro, lleva a cabo el procedimiento para comprobar tu hipótesis. Usa equipos de seguridad preventiva, incluidos el delantal, los guantes y las gafas a prueba de salpicaduras químicas. Además, asegúrate de usar el Sistema Internacional de Unidades cuando recopiles datos. Anota tus observaciones y los datos en el espacio de abajo. Presta especial atención a la cantidad de burbujas que se generaron durante la reacción. Haz una tabla para anotar los datos. Fusión 165 Unidad 3, Lección 4

13 ANALIZA LOS RESULTADOS Describir métodos Qué hiciste con cada tira de papel de aluminio para que reaccionara de distinta manera? Por qué? Analizar datos La cantidad de aluminio fue la misma en todas las pruebas. Qué prueba tuvo la reacción más rápida? Cuál la más lenta? Formula una hipótesis razonable para cada respuesta. Describir métodos Qué le hiciste al HCl para cambiar la tasa de reacción con el papel de aluminio? Consideraste necesario usar otros equipos para reunir o analizar la información? De ser así, menciona lo que usaste. Fusión 166 Unidad 3, Lección 4

14 Analizar datos Qué prueba tuvo la reacción más rápida? Cuál tuvo la más lenta? Escribe una explicación razonable para tus observaciones. SACA CONCLUSIONES Evaluar hipótesis Los resultados de tus pruebas experimentales apoyan la hipótesis que formulaste? Explica tu respuesta. CON LA PREGUNTA ESENCIAL Aplicar conceptos De acuerdo con un análisis de tus datos, qué puedes hacerle a un material para cambiar su tasa de reacción? Usa los datos para formular una explicación razonable para tu respuesta. Comunica los resultados de tu análisis a otros grupos y compara las conclusiones. Fusión 167 Unidad 3, Lección 4

15 Aplicar conceptos De acuerdo con un análisis de tus datos, qué puedes hacerle a una solución para cambiar su tasa de reacción? Usa los datos para explicar tu respuesta. Fusión 168 Unidad 3, Lección 4