El estudio de las reacciones químicas es un aspecto fundamental para comprender cómo funciona el mundo que habitamos, dado que este tipo de procesos químicos se presenta de manera constante y espontáneamente. Las reacciones químicas suceden cuando sustancias, que denominamos reactivos, por medio de múltiples procesos, se transforman con el fin de producir nuevos compuestos, llamados productos. Estos nuevos productos, pueden tener características nuevas como un estado de la materia diferente, un color, olor, entre otras propiedades. El paso de reactivos a productos se puede representar mediante ecuaciones químicas, con las que es más sencillo comprender lo que sucede al momento de producirse un proceso químico y cómo una sustancia puede transformarse ya sea por el movimiento de los elementos que lo componen, por el uso o producción de energía en el proceso, las características que poseen las sustancias que participan en la reacción o por la manera en que el proceso químico se puede revertir o no. En la presente lección indagaremos en las reacciones químicas y cómo enseñar esta temática, tomando en cuenta diversas estrategias de aprendizaje frente a diversos escenarios en un aula de clase o en un laboratorio.
1. El profesor plantea la siguiente ecuación: NaCl(ac) + AgNO3(ac) → AgCl(s) + NaNO3(ac) y asegura que el cloruro de plata (AgCl) que se forma es un sólido insoluble en agua, por lo que se precipita y no logra reaccionar con nitrato de sodio acuoso (NaNO3 (ac)). Por lo tanto, se considera una reacción
Retroalimentación
2. Con el fin de mostrar a sus estudiantes un proceso químico donde sus reactivos intercambian los componentes que los constituyen, el docente realiza una práctica en la cual mezcla ácido clorhídrico (HCl) y carbonato de calcio (CaCO3). Al mezclarse, ambos reactivos producirán el efecto de efervescencia, causado por la producción de dióxido de carbono. El docente muestra la reacción entre el ácido clorhídrico y el carbonato de calcio mediante la siguiente ecuación:
Así, se obtiene cloruro de calcio (CaCl2) y ácido carbónico (H2CO3), dándose un proceso de doble desplazamiento. Al observar la reacción presentada y la ecuación, los estudiantes preguntan cómo se da el CO2 que produce la efervescencia en el proceso, ante lo cual, de manera adecuada, el profesor responder
Retroalimentación
La producción de cloruro de calcio (CaCl2) y ácido carbónico (H2CO3) es el resultado de un proceso químico de sustitución doble, al reaccionar el carbonato de calcio (CaCO3) y el ácido clorhídrico (HCl). El carbonato de calcio está compuesto por el ion de carga positiva o catión Ca+ y el ion de carga negativa o anión CO3-, mientras que ácido clorhídrico posee el catión H+ y el anión Cl-. Al ser un proceso de sustitución doble, el catión del carbonato de calcio se unirá al anión del ácido clorhídrico, mientras que el anión del carbonato de calcio se mezclará con el catión del ácido clorhídrico puesto que para la formación de un compuesto en una reacción, este debe ser de carga neutra, por lo tanto los iones de carga negativa buscarán la unión con un ion positivo y viceversa, terminando así la producción de cloruro de calcio y ácido carbónico. Cuando se forman estos productos, se observa con el tiempo la efervescencia de la mezcla de los productos iniciales, esto dado por la presencia de dióxido de carbono (CO2), y es que, aunque en la ecuación química no se observa la presencia de CO2, el ácido carbónico, a temperatura ambiente se transformará en dos componentes: agua (H2O) y dióxido de carbono, que será el que brindará a la reacción el efecto de efervescencia, puesto que este compuesto gaseoso transcurrirá a través del líquido, formando burbujas. Ante lo anteriormente explicado, el docente, respondiendo de manera adecuada a la cuestión planteada por el grupo de estudiantes, muestra un diagrama de cada fase del ácido carbónico, el cual, en temperatura ambiente, pasa a ser agua y dióxido de carbono, dando el efecto efervescente a la reacción, siendo un diagrama de fases la manera adecuada de responder la pregunta planteada, puesto que es necesario visualizar cómo se va transformando el ácido carbónico en agua y dióxido, aclarando este proceso de transformación de una manera minuciosa, por lo que la opción idónea es la que toma en cuenta esta estrategia a razón del concepto provisto con anterioridad.
El dióxido de carbono es un compuesto el cual se halla en estado gaseoso en los líquidos, por lo que no se le puede ver precipitándose en las reacciones en el que esta sustancia participa, por lo cual la opción de respuesta que especifica al dióxido de carbono como un compuesto que se precipita y posteriormente se evapora es errónea.
El agua que compone el ácido carbónico, al momento en que este compuesto reacciona con la temperatura ambiente, se queda en su estado líquido, más no se evapora, como sí sucede con el dióxido de carbono, razón por la que se presenta la efervescencia, así que la alternativa que indaga en el agua como un componente que cambia su estado a sólido es incorrecto; sin embargo, el uso de herramientas audiovisuales como documentales son herramientas que colaboran a una explicación dinámica y completa que permite visualizar la doble sustitución entre dos reactivos que permitirá la aclaración de la duda del alumno, pero la opción se descartada por el concepto incorrecto.
Para finalizar la presente explicación, y como se explicó al inicio, el ácido carbónico es un compuesto estructurado a base de un anión, el CO3-, y un catión, el H+, mas no es una molécula con dos iones positivos. Por otra parte, el uso de diapositivas es una estrategia idónea como medio de enseñanza para aclarar dudas frente a lo que se trata en una reacción de doble sustitución, al igual que el uso de documentales, puesto que las diapositivas son una perfecta herramienta para sustentar la explicación del docente, desmenuzando de la mejor manera cada detalle que compone un proceso como el explicado anteriormente, colaborando al aprendizaje lo más detallado por parte de los estudiantes, pero en este caso, al igual que con la alternativa de respuesta anterior, la opción que indaga en una estrategia en base a diapositivas es descartada por el concepto provisto inicialmente
3. En clase se inicia un experimento adicionando en un tubo de ensayo clorato de potasio (KClO3) sólido y se procede a calentar hasta que éste se transforma en líquido, se retira de la llama y seguidamente el profesor introduce pequeños trozos de papel en el tubo de ensayo y éstos arden inmediatamente. La reacción está representada mediante la ecuación química
2KClO3 + calor → 2KCl + 3O2
Un estudiante asegura que con la experiencia se demuestra el desprendimiento de oxígeno porque
Retroalimentación
Evidentemente el clorato de potasio (KClO3) se descompone en cloruro de potasio y oxígeno gracias a la presencia de calor, pero esto no demuestra experimentalmente, como lo asegura el estudiante, el desprendimiento de oxígeno. Por tanto, la opción que refiere a esto es incorrecta.
Para que esto se pueda evidenciar, ya que el gas no se puede ver, se introducen los trozos de papel, es ahí que el oxígeno que está en estado puro o molecular hace arder los trozos de papel, esto por tratarse de un elemento altamente inflamable. Solo necesita un combustible (papel) y un poco de calor en el ambiente para hacer que este arda sin que haya una fuente de ignición como una chispa o una llama. La opción referida al humo que se produce de la combustión, que es una reacción secundaria, no es correcta porque es totalmente independiente de la reacción principal y no demuestra la presencia de oxígeno.
Mientras que la opción que habla de la ausencia de un catalizador de oxígeno, no es adecuada porque la función de un catalizador es aumentar la velocidad de la reacción sin intervenir en los resultados.
4. Para la clase práctica de química el profesor solicitó a sus estudiantes que trajeran de casa vinagre blanco y bicarbonato de sodio para un experimento en clase. De esta forma, el profesor tomó los dos componentes y procedió a llenar un vaso de precipitados con 50 ml de vinagre. Seguidamente, incorpora una cucharadita de bicarbonato. El docente les pidió a los alumnos que tomaran anotaciones de los cambios observados, que fueron: alto nivel de efervescencia al grado que rebosó el vaso, la temperatura de la solución bajó y que, tras un tiempo, la solución quedó en reposo.
El profesor pregunta si esta reacción se puede clasificar sin necesidad de conocer su fórmula química, por lo que los estudiantes deben responder que
Retroalimentación
Retroalimentación
6. El profesor está explicando las diferentes formas de clasificar las reacciones. Por tanto, les dice a sus alumnos que una manera de hacerlo es por el número de sustancias que se relacionan en la reacción. Así que les da una serie de ejemplos que corresponden a uno de estos tipos de clasificación. Los ejemplos son:
· Se combina un óxido básico con agua para formar un hidróxido.
· Se combina el óxido de un no metal con agua para producir un oxi-ácido.
· Se combina un no metal con hidrógeno para obtener un hidrácido.
Estas estructuras de formulación corresponden a reacciones de
Retroalimentación
7. Como parte de una guía de laboratorio propuesta por el docente a cargo de la clase, un grupo de estudiantes procede a realizar la práctica respectiva, en la cual se mezcla potasio (K) con ácido nítrico (HNO3) para producir nitrato de potasio (KNO3) y dihidrógeno (H2). El anterior proceso está representado mediante la siguiente ecuación:
Al final de la guía, se les pide a los estudiantes deducir cuál es el agente reductor, que es el reactivo que produce una reducción, y el agente oxidante, que es el reactivo que induce a una oxidación de la reacción. Al leer esto, los alumnos deciden pedir asesoría del docente para poder completar la guía y responder la pregunta planteada en ella. Ante la petición de los estudiantes, el docente debe dirigir su asesoría tomando en cuenta
Retroalimentación
8. Un docente, para iniciar su lección, escribe la siguiente ecuación para representar la reacción entre el metano (CH4) y el ácido sulfhídrico (H2S) para producir sulfuro de carbono (CS2) y dihidrógeno (H2).
Al presentar esta ecuación, el docente explica que este proceso químico puede darse de manera reversible, es decir, que el sulfuro de carbono y el dihidrógeno podrán reaccionar para dar como resultado los reactivos iniciales: el metano y el ácido sulfhídrico. Así, cuando los reactivos iniciales reaccionan para formar los productos se denomina como reacción directa, mientras que cuando los productos reaccionan para volver a formar los reactivos es una reacción inversa. El docente expone que la velocidad en la que se realizan ambos tipos de reacciones se puede representar mediante la siguiente gráfica:
Tomado de https://quimica.laguia2000.com/reacciones-quimicas/reacciones-quimicas-reversibles
Ante esta explicación, un estudiante pregunta cuándo se presenta el punto de equilibrio que se muestra en la gráfica en la reacción mostrada inicialmente. Para responder de manera correcta la pregunta expuesta por el alumno, el docente debe
Retroalimentación
9. En clase de electroquímica, el profesor plantea la siguiente ecuación:
Fe2+3O3-2 + 3C+2O-2 → 2Fe + 3C+4O2-2
Asegura que en ella hay un agente oxidante y un agente reductor, de manera que pide a sus estudiantes que identifiquen uno de estos componentes, así que uno de ellos contesta que
Retroalimentación
10. Un estudiante expresa una duda al profesor respecto a una ecuación que aparece en su libro de texto. En concreto, él no sabe por qué esta se identifica como reacción de neutralización:
H2SO4 (ac) + 2KOH(ac) → K2SO4(ac) + 2H2O
El profesor le contesta que, para que sea una reacción de este tipo, una de las características que debe tener es que
Retroalimentación
Para que una reacción se considere de neutralización indefectiblemente deben participar un ácido (moléculas acompañadas por hidrógeno H) y una base (moléculas que contienen el grupo hidroxilo OH), y produzcan una sal y agua con Ph Neutro. En la ecuación dada, están presentes tanto las sustancias involucradas en los reactivos ácidos (H2SO4) y base (KOH) como las resultantes en los productos sal (K2SO4) y agua (.H2O). Por eso, esta es la respuesta correcta.
La opción que asegura que la reacción sea de sustitución, no es correcta porque el desplazamiento de átomos para formar otras moléculas no significa necesariamente que se va a producir agua, ni que la reacción se va a neutralizar.
La opción que refiere a que el resultado de la reacción sea un sulfato, no es correcta porque aunque los sulfatos son sales, en estas reacciones también pueden resultar cloratos, carbonatos, etc.
Y, finalmente, la opción que asegura que se debe combinar un ácido fuerte con una base fuerte no es correcta, ya que las reacciones de neutralización se presentan entre ácido fuerte + base fuerte, ácido fuerte + base débil y ácido débil + base fuerte.
No hay comentarios:
Publicar un comentario