Reacción mármol-HCl y temperatura

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Velocidad de reacción mármol-HCl y temperatura

En este trabajo se va a hacer una reacción química a tres temperaturas diferentes para observar el efecto de la temperatura de los reactivos sobre la velocidad de reacción.

Enlace al guión de laboratorio.

Material

- Tubos de ensayo
- Gradilla
- Mármol troceado
- Coladores
- HCl 0,5 M
- Termómetro
- Vaso de precipitado mediano
- Hornillo eléctrico o trípode y rejilla
- Mechero Bunsen

.

El mármol se consigue con facilidad como desecho en empresas que trabajan mármol para decoración o para lápidas.
Para reducirlo a partículas que quepan en el tubo de ensayo, se envuelve con papel de filtro para retener un poco las proyecciones y se rompe con un martillo. Tengan en cuenta a los del piso de abajo.
Para tamizarlo los trozos de mármol conviene disponer de coladores de cocina con diversas luces. Para los tamaños grandes sirven algunos coladores de pasta. Un colador fino nos permite separar polvo de mármol, que es la fracción de más superficie de las que van a reaccionar.
Los vasos de precipitado deben poder contener los tubos de ensayo con estabilidad. Los de 400 cm³ suelen ir bien.

Comentarios a la preparación del montaje

- Tener el agua caliente con antelación y dentro un tubo de ensayo con disolución de HCl por grupo ahorra tiempo. En caso contrario, se puede empezar por la reacción a temperatura ambiente mientras se calienta el agua.
- La concentración de ácido es suficientemente baja como para no representar un peligro en una manipulación normal. Aún así, hay que recordar las medidas de seguridad para la manipulación de ácidos.
- Se puede intentar una aproximación cuantitativa si se mide el tiempo que tarda en desaparecer el mármol.
- Al terminar, no hay problema en verter esas disoluciones por el desagüe, pero hay que evitar que caigan los trozos de mármol porque terminarán atascándolo. Además, el mármol no consumido puede volverse a utilizar.
- Conviene usar gradillas de alambre para poder ver fácilmente el burbujeo de los tubos de ensayo.
- Trabajar con trocitos de mármol de 1 o 2 mm permite unas velocidades de reacción fácilmente observables en el burbujeo.

Aspectos didácticos

Este trabajo pretende:

- Preparar disoluciones a diferentes temperaturas por inmersión en baños de agua.
- Comparar experimentalmente la velocidad de reacción para diferentes temperaturas de un reactivo.
- Aplicar la teoría de colisiones para explicar la velocidad de reacción para diferentes temperaturas.

- Los alumnos tienden a dar por buena la temperatura del agua caliente del vaso de precipitado. Es conveniente hacerles ver que la operación de pasar los reactivos de un tubo a otro cambia la temperatura final y se debe medir la temperaura en el propio tubo de ensayo.
- También es buen momento para que se den cuenta de que, simplemente con meter un termómetro frío en el tubo, las temperaturas cambian durante la operación y estas experiencias se deben hacer en baños termostáticos. En este caso concreto, la proporción de la masa del termómetro respecto a la del contenido del tubo de ensayo hace que la influencia del termómetro sea muy elevada (podrían pensar cómo mejorar este problema) pero, aun cuando no fuera así, el termómetro cambia la temperatura de lo medido (salvo que conociéramos de antemano la temperatura). La idea de que "el observador afecta a lo observado" puede ir apareciendo desde aquí, aunque no sea en el sentido cuántico.

Material inicial preparado

Tubos a diferentes temperaturas