Todas
las reacciones químicas ocurren en determinado tiempo; algunas se llevan a cabo
en un lapso extremadamente corto (fracciones de segundo) mientras que otras
transcurren a lo largo de toda una vida o más. Estas variaciones de tiempo
dependen de factores como lo son la temperatura y la presencia o ausencia de
ciertas sustancias, que no participan en la reacción, pero que influyen en la
velocidad a la que se llevan a cabo. A estas sustancias se les llama
catalizadores.
Ejemplos
de catalizadores son las enzimas,
proteínas que regulan la mayoría de las reacciones que se efectúan en nuestro
organismo. La amilasa, enzima presente en la saliva, rompe los carbohidratos
que consumimos e inicia el proceso de digestión. La catalasa presente en la
papa, es una enzima que acelera la descomposición del agua oxigenada evitando
que esta provoque una intoxicación en el organismo. El ácido bromhídrico (HBr)
es un catalizador no biológico que también incrementa la velocidad de
descomposición del agua oxigenada, aunque en menor medida que la catalasa.
A continuación un video donde se explica la importancia de los catalizadores y donde se dan ejemplos de estos, así como experimentos curiosos para poder implementar en clases.
Actividad:
Esta
experiencia es llamada Velocidad de
reacción.
El
propósito de la actividad es que los alumnos relacionen los factores
temperatura y cantidad de catalizador con la velocidad de reacción, mediante un
experimento sencillo.
1. Antes de realizar el experimento
comenten qué factores intervienen en la velocidad a la que ocurre una reacción
química.
*La
temperatura. A medida que la temperatura aumenta, la energía cinética promedio
de las moléculas o iones de los reactivos incrementa, intensificándose entonces
el número de choques entre las partículas.
*El
área de contacto. Cuando uno o más reactivos son sólidos, el área de contacto
influye en la velocidad de reacción; si se encentra molidos finamente habrá
mayor posibilidad de choques, los cuales provocan redistribución de enlaces y
electrones.
*Los
catalizadores o inhibidores presentes.
Para
esta experiencia, se va a necesitar:
a) Cinco vasos iguales, gruesos y de
vidrio transparente de aproximadamente 250 ml.
b) 125 ml de papa machacada (de
preferencia usar una papa grande de cascara roja) por equipo. Para prepararla,
se le retira la cascara y se muele la papa cruda con medio vaso de agua.
c) 200 ml de agua oxigenada, de la
que se usa como desinfectante de heridas.
d) De 10 a 15 cubitos de hielo o 500
ml de agua muy fría.
e) 500 ml de agua caliente antes de
hervir (70-80°C)
f) Dos recipientes plásticos de 1 L
de capacidad
g) Recipiente graduado de 250 ml de
capacidad para medir las cantidades de papa machacada y agua.
h) Reloj minutero
Realizar
lo siguiente:
a) Rotulen los tres vasos “Temperatura
baja”, “Temperatura media”, “Temperatura alta”.
b) Dividan la papa machacada en tres
partes.
c) Coloquen cada tercer parte de la
papa machacada en cada uno de los vasos.
d) Viertan el agua caliente en uno
de los recipientes de plástico y los cubos de hielo o el agua fría en el otro.
e) Coloquen los vasos de la
siguiente manera:
·
Temperatura
baja: Introduzcan el vaso correspondiente en el recipiente con hielos o agua
muy fría.
·
Temperatura
ambiente: dejen el vaso sobre la mesa, lejos del resto de los recipientes.
·
Temperatura
alta: introduzcan con cuidado el vaso correspondiente en el recipiente con agua
caliente.
f) Viertan 40 ml de agua oxigenada
en cada vaso.
Coméntenles
a los estudiantes que la reacción química que se está llevando acabo es la
descomposición del agua oxigenada en agua y oxigeno molecular, lo que significa
que en este caso hay un único reactivo (agua oxigenada) y dos reactivos (Agua y
oxigeno). La reacción química es:
2H2O2 à 2H2O + O2
Conviene
aclararles que ninguna de las sustancias que contiene la papa interviene como
reactivo en la reacción; y que se verá qué papel desempeña una de estas
sustancias al realizar esta actividad.
g) Midan en minutos el tiempo
transcurrido desde que agregaron el agua oxigenada hasta que la columna de
espuma que se produce ya no sube más.
Coméntenles
a los estudiantes que los valores correspondientes a la temperatura son
cualitativos, pero esto no es un obstáculo para que se interprete el comportamiento
de la reacción con la temperatura.
h) Registren sus resultados en una
tabla como la que se muestra:
|
Temperatura
de la papa machacada
|
Tiempo
transcurrido (min)
|
|
Baja
|
|
|
Ambiente
|
|
|
Alta
|
|
i)
Utilicen
ejes coordenados para localizar el dato obtenido para cada vaso. En el eje de
las y se tendría la Temperatura (Alta, media y baja) mientras que en el eje de
las x el tiempo en minutos.
Cuestionen
a sus alumnos con lo siguiente:
1. ¿Cuál de los tres vasos ocurrió
más rápidamente la reacción?
2. ¿Cómo influye la temperatura en
la velocidad de reacción?
3. ¿Cómo creen que se comportaría la
reacción se aumentara aún más la temperatura de la papa machacada?
