Reacción mármol-HCl y concentración

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Velocidad de reacción mármol-HCl y concentración

Este trabajo está orientado a observar la influencia de la concentración en la velocidad de una reacción química.
Para ello, se atacará mármol (CaCO₃) con disoluciones de cloruro de hidrógeno de diferentes concentraciones.
La velocidad de reacción se determinará de forma cualitativa observando el burbujeo del CO₂ producido.

Enlace al guión de laboratorio.

Material

- Tubos de ensayo
- Gradilla
- Mármol troceado
- Coladores
- HCl 0,5 M
- HCl 1,5 M
- HCl 3,0 M

.

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.

Comentarios a la preparación del montaje

- La forma más práctica de preparar las disoluciones es preparar primero 500 cm³ de disolución 3M y luego diluir: diluir a la mitad separando 250 cm³ y completando hasta 500 cm³ para obtener la disolución 1,5M y diluir 500/3 cm³ de esta disolución hasta medio litro para obtener la disolución 0,5M.
- Las concentraciones de ácido son suficientemente bajas 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.
- Es práctico disponer de tres tarros pequeños para guardar el mármol separado en tres grosores para su uso futuro.
- 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 de concentraciones conocidas a partir de otra disolución.
- Comparar experimentalmente la velocidad de reacción para diferentes concentraciones de un reactivo.
- Aplicar la teoría de colisiones para explicar la velocidad de reacción para diferentes concentraciones.

- El aspecto de las disoluciones de diferente concentración de HCl es idéntico, son indistinguibles. Por ello, si se tienen las disoluciones preparadas previamente, los alumnos se ven obligados a creerse que son diferentes.
- Es más didáctico tener únicamente preparada la disolución más concentrada (3M) y hacer ante ellos la operación de diluirla dos veces a 1,5M y 0,5M.
- Si hay posibilidad, podrían hacer las disoluciones ellos mismos, pero hay que tener en cuenta que eso lleva una sesión de laboratorio completa, que el cálculo y preparación de una disolución a partir de HCl al 35% es compleja para alumnado de secundaria y que aumenta el riesgo al trabajar con HCl concentrado.
- Una opción intermedia es que ellos hagan las diluciones a partir de la disolución 3M.

Material inicial preparado

Material con el mármol

Tamizado del mármol

Reacción con diferentes concentraciones