Figura 1: Vasos de precipitado con felftaleina en regiónes ácida y alcalina
1 Objetivos
Identificar la relación en masa entre reactivos y productos en una reacción química.
Demostrar a través de la reacción del vinagre y el bicarbonato de sodio se cumple la ley de conservación de la materia.
2 Marco teórico
Las sustancias que experimentan un cambio químico son diferentes a los reactantes, su composición es diferente. En las moléculas de los productos se encuentran los mismos átomos con la diferencia que han sido reorganizados, puesto que se han formado sustancias diferentes y aparecen nuevas propiedades. La mayoría de las reacciones químicas van acompañadas de cambios visibles, como cambio de color, formación de un precipitado, desprendimiento de un gas, desprendimiento de luz o un cambio de temperatura
El constituyente principal del vinagre es un 4,0 % en masa ácido acético (CH3COOH) mezclado con agua, se utiliza como saborizante en alimentos en la producción de ensaladas. El bicarbonato de sodio (NaHCO3) es una sal ligeramente básica, de color blanco, un uso medicinal es para neutralizar la acidez estomacal.
La reacción química del ácido acético y el bicarbonato de sodio es:
CH3COOH(ac) + NaHCO3(s) ⇔ CH3COONa + H2O(l) + CO2(g)
Ácido acético + bicarbonato de sodio ⇔ acetato de sodio + agua + dióxido de carbono
Reacción de reconocimiento del dióxido de carbono. La respiración humana exhala aproximadamente el 5,0% en volumen de dióxido de carbono. Es posible reconocer el dióxido de carbono (CO2), burbujeandolo a través de una solución de hidróxido de sodio (NaOH), en una prueba colorimétrica en presencia de indicador fenolftaleína, cambiando el color del indicador de la solución de rosa (región alcalina) a incoloro (región ácida).
2 NaOH(ac) + CO2(g) → Na2CO3(s) + H2O(l)
Hidróxido de sodio + Dióxido de carbono → Carbonato de sodio + agua
Región alcalina
3 Hipótesis
1 ¿De los reactivos uno sólido y uno líquido en una reacción química puede salir un gas?
2 ¿La reacción química entre el bicarbonato de sodio y el ácido acético del vinagre puede producir un gas llamado dióxido de carbono?
4 Seguridad
Los estudiantes que manipulen reactivos químicos deben usar bata de laboratorio, gafas de seguridad (los globos pueden estallar). Utilizar el vinagre en una habitación bien ventilada. No tocar los reactivos con las manos, evitar llevar las manos a la vista cundo se utilice la solución de hidróxido de sodio.
5 Reactivos
Vinagre blanco comercial
Bicarbonato de sodio comercial
Agua
Solución de hidróxido de sodio 1*10-6 M
Fenolftaleína
6 Materiales
5 Balones aforados de 100 mL
1 Embudo
2 Probetas de 100 mL
1 Cuchara o espátula pequeña
1 Envase plástico para desechos
1 Calibrador Vernier
1 Gafa de seguridad
1 Tapón de caucho para tapar balón con desprendimiento
4 Vasos de precipitados de 250 mL
5 Globos elásticos de polímero pequeños
1 Gafa de seguridad
1 Gafa de seguridad
1 Balón de 250 mL con desprendimiento lateral
1 Pipeta de 1 mL
1 Gotero
1 Papel indicador universal
1 Pitillos
1 Marcador permanente
1 Balanza digital
1 Balanza digital
7 Procedimiento
7.1 Reacción del ácido acético y bicarbonato de sodio
1 Medir 50 mL de agua en una probeta y viértase en un balón aforado de 100 mL, rotule el balón con el número 1
2 Medir 4 alícuotas de 50 mL de vinagre en una probeta y viértase respectivamente a cuatro balones aforados de 100 mL, marque cada balón con los números del 2 al 5
3 Añadir 0,5, 1,0, 1,5, 2,0 y 2,5 g de bicarbonato de sodio dentro de cinco globos plásticos enumerados con los números del 1 al 5, con la ayuda de un embudo.
4 Conectar cada uno de los globos plásticos que contienen bicarbonato de sodio a las respectivas bocas de balones aforados que contienen vinagre; sin adicionar bicarbonato de sodio al balón aforado.
5 Pesar en la balanza digital cada uno de los cinco sistemas de balones aforados enumerados del 1 a 5 y registrar las masas obtenidas en el tablero, antes de la reacción química.
6 Cinco estudiantes delegados de cada equipo de laboratorio frente a cada balón aforado, y en forma simultánea, levantar el globo que contiene el bicarbonato de sodio para verterlo al balón aforado que contiene agua o vinagre, agitar para mejorar la superficie de contacto entre los reactivos, observar los cambios que se aprecian en cada uno de los 5 balones aforados del proceso.
7 Una vez que termine la reacción química, con un calibrador Vernier medir el diámetro de cada globo en centímetros, para obtener el radio y calcular aproximadamente el volumen de cada globo, mediante la aplicación de las siguientes fórmulas:
d = diámetro del globo en cm
r = radio del globo en cm
v = volumen aproximado del CO2 en el globo en cm3
r = ½ d
v = 4/3𝝿
8 Pesar en la balanza el sistema completo balones aforados números 1 al 5, después de la reacción química y registrarlo en el tablero.
7.2 Reconocimiento del gas desprendido dióxido de carbono (CO2)
1 Medir con una probeta dos alícuotas de 50,0 mL de hidróxido de sodio 1*10-5 M, dentro de dos vasos de precipitados y medir el pH de la solución con una tira de papel indicador universal, adicionar 2 gotas de indicador fenolftaleína a cada vaso, registrar los cambios observados.
2 Añadir 50 mL de vinagre en una probeta, medir el pH con papel indicador universal, adicionar el vinagre a un balón de 250 mL
con desprendimiento lateral.
3 Añadir una cucharadita de bicarbonato de sodio con la ayuda de un embudo dentro de un globo plástico, conectar el globo a la boca del balón con desprendimiento lateral que contiene el vinagre, sin añadir el bicarbonato de sodio.
4 Sumergir el desprendimiento lateral del balón que contiene el vinagre dentro del primer vaso que contiene solución de hidróxido de sodio,se levanta el globo con bicarbonato de sodio para que caiga y entre en contacto con el vinagre; se burbujea el gas producido en vaso que contiene la solución de hidróxido de sodio, se registran los cambios observados, medir el pH.
3 Añadir una cucharadita de bicarbonato de sodio con la ayuda de un embudo dentro de un globo plástico, conectar el globo a la boca del balón con desprendimiento lateral que contiene el vinagre, sin añadir el bicarbonato de sodio.
4 Sumergir el desprendimiento lateral del balón que contiene el vinagre dentro del primer vaso que contiene solución de hidróxido de sodio,se levanta el globo con bicarbonato de sodio para que caiga y entre en contacto con el vinagre; se burbujea el gas producido en vaso que contiene la solución de hidróxido de sodio, se registran los cambios observados, medir el pH.
6 Un estudiante con la ayuda de un pitillo sopla y burbujea durante dos a tres minutos el producto de su respiración dentro del segundo vaso de solución 1*10-5 M de NaOH, que contiene dos gotas de fenolftaleína, registra e interpretar los cambios observados, medir el pH.
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