EXPERIMENTANDO CON LAS REACCIONES QUÍMICAS

Una reacción química es un proceso en el cual una o varias sustancias desaparecen para formar una o más sustancias nuevas y al modo de representar las reacciones químicas se le llama ecuación química.

Vamos a experimentar con la reacción entre el vinagre (solución de ácido acético) y el bicarbonato de sodio.
Vamos a ver la conexión entre la ecuación química escrita, el modelo molecular y las sustancias reales en la reacción:

Comenzamos representando con plastilina y palillos los átomos y moléculas que intervienen en la reacción química.

Las fórmulas químicas a la izquierda de la flecha representan las sustancias de partida denominadas reactivos.


 A la derecha de la flecha  están las fórmulas químicas de las sustancias producidas denominadas productos





Las transformaciones que ocurren en una reacción química se rigen por la Ley de la Conservación de la masa: los átomos no se crean ni se destruyen durante una reacción química


Entonces, el mismo conjunto de átomos está presente antes, durante y después de la reacción. Los cambios que ocurren en una reaccción química simplemente consisten en una reordenación de los átomos. 


Por lo tanto, una ecuación química ha de tener el mismo número de átomos de cada elemento a ambos lados de la flecha. Se dice entonces que la ecuación está balanceada.


FINALIDAD DEL EXPERIMENTO  

1. Comprobar la transformación de unos reactivos (vinagre + bicarbonato ) en  unas sustancias diferentes = productos (concretamente detectaremos la formación de gas carbónico)

2. Observar cómo se cumple la tercera Ley de Newton  o Ley de acción y reacción cuando la presión ejercida por el gas carbónico en una dirección se traduce en el despegue de los cohetes en sentido contrario

3. Comparar la cantidad de gas carbónico producido en la reacción química (calculado teóricamente en clase a partir de la ecuación química), con el impulso observado en los cohetes.

4. Analizaremos la importancia de la estequiometría en las reacciones químicas   modificando  la cantidad de reactivos (el vinagre y el bicarbonato) añadidos a los cohetes.

5. Comprobaremos la influencia de la inercia (1ª Ley de Newton) en el despegue, al modificar el peso de los cohetes.



Para nuestro experimento nos interesa conocer la cantidad de producto (en este caso el dióxido de carbono) que se puede obtener a partir de una determinada cantidad de reactivos. Los cálculos que debemos hacer se llaman cálculos estequimétricos.

Para realizar los cálculos estequiométricos es necesario disponer de la ecuación química ajustada de la reacción. Entonces podemos conocer la cantidad de moléculas de un producto que se puede obtener a partir  de una cierta cantidad de moléculas de los reactivos.

En nuestro caso, vemos que una molécula de ácido acético reacciona con una molécula de bicarbonato de sodio para obtener una molécula de acetato de sodio más una molécula de agua y una molécula de dióxido de carbono.

Si sabemos la masa de cada molécula sabremos también la relación entre las masas de reactivos y productos en la reacción.
Estas masas sí que las conocemos. Se llaman masas moleculares y se calculan sumando las masas de los átomos que componen las moléculas,las masas atómicas (éstas las encontrarás en cualquier tabla periódica).

Pero como puedes imaginar, son masas muy pequeñas, del orden de los diez elevado a menos veinticuatro gramos. Por eso los químicos han definido una nueva unidad para medir el número de partículas, a la que han llamado mol.

Un mol es la cantidad equivalente a la que representa su masa atómica expresada en gramos. En un mol de una sustancia hay 6, 022 por diez elevado a 23 partículas (átomos, moléculas o iones)

Por tanto, podemos leer nuestra reacción química como sigue: 60gr. de ácido acético reacciona con 32 gr. de bicarbonato de sodio para dar 82 gr. de acetato de sodio más 18 gr. de agua y 44 gr. de dióxido de carbono.
Observamos que la suma de las masas de los reactivos (144 gr) es igual a la suma de las masas de los productos (144 gr), como tenía que ser. (Ley de Lavoisier).

Hemos construido tres cohetes y les hemos añadido cantidades diferentes de vinagre y bicarbonato sódico.

Cohete  "Apolo 11":  200 ml de vinagre  más 16,8 gr. de bicarbonato. Se producirán 8,8 gr. de dióxido de carbono que impulsará al cohete.

Apolo 11

sonda "Voyager 1"

Cohete "Voyager 1":  100 ml de vinagre más 8,4 gr. de bicarbonato. Se producirán 4,4 gr. de dióxido de carbono, la mitad que en el caso anterior.

robot de la misión "Curiosity"

Cohete "Curiosity": 200 ml de vinagre más 8,4 gr. de bicarbonato. Se producirán  4,4 gr. de dióxido de carbono pues  esa cantidad de bicarbonato solo puede reaccionar con  100ml de vinagre. 



RESULTADOS:

Como cabía esperar, el cohete "Apolo 11" fue el que alcanzó mayor altura por la elevada presión del gas carbónico (8,8 gr.) cuya acción sobre el corcho se tradujo en una fuerza de igual intensidad pero de sentido contrario que elevó el cohete considerablemente.

El cohete "Vogager 1", con sus 4,4 gr. de carbónico producidos, alcanzó menor altura que el "Apolo 11" ,  pero se desplazó longitudinalmente 10 metros mientras que el cohete "Curiosity", que llevaba un exceso de vinagre (100 ml más de lo que podía reaccionar con el bicarbonato) sólo se desplazó 7,8 metros (tal vez por su  mayor inercia debido al peso).

                          

 GUIÓN DE LA PRÁCTICA

 VÍDEO DEL EXPERIMENTO: