Cinética Química

En esta experiencia de laboratorio se pretende estudiar la influencia que la concentración y la temperatura ejercen sobre la velocidad de reacción.

A. Preparación de las disoluciones

1. Objetivo
Preparación de dos disoluciones. Una disolución de yodato de potasio (KIO3) de concentración 11g/L y otra de bisulfito de sodio (NaHSO3) de concentración 5g/L.

2. Fundamento teórico
a) Disolución: Mezcla homogénea de sustancias, esto es, que en todos los puntos de la mezcla se tiene la misma composición. Los componentes de una disolución se denominan soluto y disolvente.
b) Soluto: Sustancia de una disolución que está en menor proporción.
c) Disolvente: Sustancia de una disolución que está en mayor proporción. Siempre que se utilice el agua para preparar disoluciones, ésta será el disolvente.
d) Formas de expresar la concentración de las disoluciones. Existen varias formas de expresar la concentración de las disoluciones pero nos vamos a centrar en una de las más comunes, gramos por litro (g/L). Para calcular la concentración en g/L, se divide la masa de soluto expresada en gramos por el volumen de disolución en el que está contenido, expresado en litros.

3. Material
Matraz aforado de 100 mL
Balanza electrónica
Agua destilada
Bisulfito de sodio
Yodato de potasio
Almidón

4. Procedimiento
1) Preparación de la disolución de yodato de potasio
Pesar 1,1 g de yodato de potasio , echar en el matraz aforado (de 100mL) y disolver en una pequeña cantidad de agua. Una vez disuelto enrasar con agua el matraz y agitar.
2) Preparación de la disolución de bisulfito de sodio
Pesar 0,5 g de bisulfito de sodio, echar en el matraz aforado (de 100mL), añadir un poco de almidón y disolver en una pequeña cantidad de agua. Una vez disuelto, enrasar con agua y agitar.

B. Influencia de la concentración en la velocidad de reacción

1. Objetivo
Comprobar que al aumentar la concentración de yodato de potasio, en su reacción con bisulfito de sodio, la velocidad de reacción aumenta.

2. Fundamento teórico
Al aumentar la concentración de uno de los reactivos, aumenta el número de moléculas del mismo, facilitando los choques entre las moléculas de ambos reactivos, aumentando así la velocidad de reacción.

3. Material
Gradilla
8 tubos de ensayo
Pipetas de 5 y 10 mL
Disolución de yodato de potasio 11g/L
Disolución de bisulfito de sodio 5g/L
Papel milimetrado

4. Procedimiento
Tomar 8 tubos de ensayo y etiquetarlos como A1, A2, A3, A4, B1, B2, B3, B4. Utilizando la pipeta añadir a cada tubo lo que le corresponda según la siguiente tabla:

TUBO	mL de KIO3	mL de NaHSO3	mL de H2O destilada
A1	5	-	-
A2	4	-	1
A3	3	-	2
A4	2	-	3
B1=B2= B3=B4	-	5	-

Verter A1 en B1 y cronometrar el tiempo que tarda en verse un color marrón, que indica que se ha dado la reacción. Anotar el tiempo de reacción. Repetir el proceso con las restantes parejas de tubos ( A2 + B2, A3 + B3, A4 + B4 ).

MEZCLA	mL de KIO3	TIEMPO DE REACCIÓN
A1 + B1	5
A2 + B2	4
A3 + B3	3
A4 + B4	2

Seguidamente se debe representar gráficamente el volumen de yodato de potasio (mL) frente al tiempo de reacción.

¿En qué disolución es mayor la concentración? ¿Por qué? ¿Qué conclusiones se obtienen a la vista de los resultados?

C. Influencia de la temperatura en la velocidad de reacción

1. Objetivo
Comprobar que la velocidad de reacción del yodato de potasio con el bisulfito de sodio aumenta con la temperatura.

2. Fundamento teórico
Al aumentar la temperatura las moléculas de los reactivos se mueven más rápido, por lo que aumenta el número de choques entre ellas, aumentando la velocidad de reacción.

3. Material
Mechero
Base y varilla soporte
Nueces
Aro soporte y rejilla
Termómetro
Pinzas de madera
Vaso de precipitados
Gradilla
6 tubos de ensayo
Disolución de yodato de potasio 11 g/L
Disolución de bisulfito de sodio 5 g/L

4. Procedimiento
Tomar 6 tubos de ensayo y etiquetarlos como A1, A2, A3 y B1, B2, B3.
Utilizando la pipeta añadir a cada tubo lo que le corresponda según la siguiente tabla:

TUBOS		mL de H2O destilada	mL NaHSO3	mL de KIO3
A1=A2=A3		2.5	-	2.5
B1=B2=B3		2.5	2.5	-

Llenar el vaso de precipitados con unos 200 mL de agua del grifo, introducir el termómetro y calentar el agua a una temperatura algo superior a 50 ºC.

Se apaga el mechero y una vez que se mantenga a 50 ºC se introducen en el vaso de precipitados los tubos A1 y B1 durante 2 minutos.

Una vez transcurridos los 2 minutos se vierte el tubo A1 sobre el B1 y se cronometra el tiempo que tarda en aparecer un color marrón, que indica que la reacción ha tenido lugar. Anotar el tiempo de reacción.

Repetir el proceso con los tubos restantes (A2 + B2 a una temperatura de 35ºC y A3 + B3 a la temperatura de 20ºC).

A continuación, representar gráficamente la temperatura de las mezclas frente al tiempo de reacción, de acuerdo con la siguiente tabla:

MEZCLA	TEMPERATURA (ºC)	TIEMPO DE REACCION
A1 + B1	50
A2 + B2	35
A3 + B3	20

¿Qué se puede afirmar en relación a la velocidad de reacción y la temperatura?

Unidades Digitales

En anteriores envíos contábamos nuestra experiencia en la elaboración de unidades didácticas digitales a las que por simplicidad denominamos "unidades digitales". Entonces justificábamos la conveniencia de manejar este tipo de recursos ya que "mediante el uso de los ordenadores y de los sistemas multimedia se pueden trazar líneas de actuación pedagógicas individualizadas con las que cada alumno pueda progresar a su propio ritmo, habilitándole de forma personalizada en el desarrollo de destrezas, capacidades y competencias".

Hay disponibles en este momento dos unidades digitales que han sido presentadas en las Jornadas Provinciales del Ámbito de las Ciencias Experimentales, celebradas en Fuengirola (Málaga) los días 17 y 18 de octubre de 2008:

• Contaminación en el hogar
• Propiedades características

La primera de ellas está orientada al alumnado de la asignatura "Ciencias para el Mundo Contemporáneo" de 1º de Bachillerato mientras la segunda forma parte del currículum de las Ciencias de la Naturaleza en 1º de ESO. Aunque esta última no está aun finalizada, creemos que puede utilizarse sin muchos reparos.

Tanto una como otra han sido diseñadas para ejecutarse desde el navegador Firefox con una resolución de 1024x768 pixels. También se puede usar Opera y Chrome.

Experiencias digitalizadas

Esta sección incluye un conjunto de vídeos en los que se muestran experiencias de laboratorio.

En esta primera entrega se muestra una experiencia en la que se combinan aspectos dinámicos y energéticos cuando una tacita en caída libre arrastra una cuerda sujeta por su otro extremo a un cilindro de metal. La taza está sujeta de un hilo inextensible y masa despreciable que desliza por un soporte fijo (en este caso se trata de un lápiz que sujeta el profesor de Física). En el otro extremo del hilo, un contrapeso de metal está sujeto en posición de equilibrio formando un ángulo de 0º con la horizontal. En un momento dado, el sistema queda en libertad y la taza comienza a caer. ¿Chocará contra el suelo y por fin podrá deshacerse de la última pieza de esa horrorosa vajilla, regalo de bodas de un familiar de cuyo nombre mejor no acordarse? ¿O por el contrario la tacita saldrá indemne del experimento y le permitirá seguir recordando a ese ser tan querido?