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EFECTO DE LA PRESIÓN EN LA VELOCIDAD DE REACCIÓN

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01 INTRODUCCIÓN

Si alguno de los productos o reactivos presentes en una reacción química es un gas, la velocidad de la reacción se reducirá a medida que aumenta la presión sobre el sistema.

Cuando el agua reacciona con el Alka-Seltzer, uno de los productos de la reacción es gas de dióxido de carbono.

02 MATERIALES:

» Vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas

» Gafas de seguridad

» Tubo de ensayo 16 x 150 mm

» Tapón de corcho #4

» 1 paquete de Alka-Seltzer efervescente, fórmula original

» Bicarbonato de sodio

» Vinagre

03 PROCEDIMIENTO

Parte A. Velocidad de reacción a presión normal

PASO 1
Llena un tubo de ensayo de 16 x 150 mm con agua hasta la mitad. El agua debe estar a temperatura ambiente.

PASO 2
Parte un comprimido de Alka-Seltzer en dos y coloca los pedazos en el tubo de ensayo.

PASO 3
Mide el tiempo que tardó la reacción entre el Alka-Seltzer y el agua en completarse. Registra el tiempo.

Parte B. Velocidad de reacción a presión incrementada

¡PONTE LAS GAFAS DE SEGURIDAD!

PASO 1
Llena un tubo de ensayo de 16 x 150 mm con agua hasta la mitad. El agua debe estar a temperatura ambiente.

PASO 2
Parte un comprimido de Alka-Seltzer en dos. Coloca los pedazos en el tubo de ensayo.

PASO 3
Inmediatamente inserta el tapón de corcho en el extremo del tubo de ensayo para reducir el escape del gas dióxido de carbono. La presión que se ejerce sobre los reactivos dentro del tubo de ensayo equivale a la presión que sientes que se ejerce contra el corcho.

Nota: ¡no trates de impedir que se escape el gas! Si lo haces, se romperá el tubo de ensayo. Simplemente reduce el flujo de escape del gas a medida que la presión se acumula dentro del tubo de ensayo. Esa presión actúa sobre la superficie del líquido. El líquido se mueve en una dirección que reducirá la presión. La única dirección posible, sin que se rompa el tubo de ensayo, es hacia arriba y hacia fuera. Evita una “explosión” total del líquido dentro del tubo reduciendo la presión sobre el corcho y dejando salir el gas y el líquido del tubo a través del corcho en cantidades controladas. Se trata de una lucha constante entre tú y la presión del gas.

PASO 4
Cuando ya no se vean burbujas en el líquido del tubo de ensayo puedes considerar que la reacción ha finalizado. Observa y registra la duración de la reacción.

PASO 5
Deja de hacer presión sobre el corcho. Observa que la reacción vuelve a comenzar. Aumenta la presión sobre el corcho y notarás que la reacción se detiene.

Observa que todavía queda una pequeña cantidad de Alka-Seltzer en la parte inferior del tubo. En este momento, habrás llegado al punto en que puedes ejercer una presión equivalente a la presión que ejerce el gas dentro del tubo de ensayo. Como resultado de ello, la reacción se detiene. Cuando liberas la presión que ejerces, la reacción puede comenzar nuevamente.

PASO 6
Retira el corcho. Observa y registra qué sucede con lo que resta de Alka-Seltzer.

Parte C. Efectos del mezclado mecánico

Ideas para desarrollar
La velocidad de la reacción se puede incrementar si se aumenta el movimiento de los REACTIVOS como resultado del mezclado mecánico (agitación). En esta investigación, el bicarbonato de sodio, NaHCO3 y el vinagre, HCH3O2, serán los reactivos. La velocidad de la reacción se determinará midiendo el tiempo necesario para que una cantidad específica de NaHCO3 se utilice por completo, primero mezclando y luego sin mezclar.

Procedimiento

1. Reacción con mezclado

PASO 1
Agrega 100 ml/3,4 onzas de agua en el vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas. El agua debe estar a temperatura ambiente o a una temperatura similar.

PASO 2 
Agrega 40 ml/1,35 onzas de solución de vinagre al vaso. Mezcla el vinagre y el agua.

PASO 3
Mide media cucharada de té de bicarbonato de sodio.

PASO 4
Coloca el vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas sobre una superficie oscura para que haya un buen contraste con el NaHCO3 blanco. Agrega la media cucharada de té de bicarbonato de sodio a la solución de vinagre y mezcla continuamente.

PASO 5
Mide el tiempo que tardó la reacción con el vinagre en “utilizar todo” el bicarbonato de sodio. Registra el tiempo.

2. Reacción sin mezclado

PASO 1
Agrega 100 ml/3,4 onzas de agua en el vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas.

PASO 2
Agrega 40 ml/1,35 onzas de solución de vinagre.

PASO 3
Coloca el vaso sobre una superficie oscura.

PASO 4
Agrega media cucharada de té de bicarbonato de sodio. ¡No lo mezcles!

PASO 5
Mide el tiempo que tardó en reaccionar todo el bicarbonato de sodio. Registra el tiempo.

3. Efectos del mezclado en la velocidad de reacción cuando los reactivos ya están en una solución

Introducción: la evidencia observable de las investigaciones 1 y 2 muestra que el mezclado aumenta la velocidad de la reacción cuando el estado inicial de al menos uno de los reactivos presentes es sólido.

Preguntas que deben investigarse:
¿Tiene el mezclado algún efecto en la velocidad de la reacción si los reactivos ya están en una solución?

¿Crees que el mezclado afectará o no a la velocidad en que los reactivos de una solución se combinan para generar otras sustancias?

Procedimiento para las predicciones de la prueba:

PASO 1
Agrega 200 ml/6,8 onzas de agua a un vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas.

PASO 2
Agrega 20 ml/0,7 onzas de solución de vinagre a un vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas.

PASO 3
Agrega 50 ml/1,7 onzas de agua a un vaso de precipitación de 100 ml/3,4 onzas. Disuelve en el agua tanto bicarbonato de sodio como sea posible.

PASO 4
Vierte la solución de bicarbonato de sodio saturada en el vaso de precipitación de 400 ml/13,5 onzas que contiene el vinagre. NO AGITES LA MEZCLA.

PASO 5
Mide el tiempo transcurrido antes de que se detenga la vigorosa formación de burbujas.

PASO 6
Después de un minuto o dos, mezcla la solución. Observa y registra el efecto que el mezclado tiene sobre la reacción.

04 CONCLUSIÓN

Esta investigación demostró que al reducir la velocidad a la que el gas puede escaparse de la cámara de reacción se controlará la presión dentro de la cámara de reacción. Se midió el efecto que un aumento en la presión tiene sobre la velocidad de reacción.