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Math 7 · Ciencias
El cambio · Las reacciones químicas

Factores que afectan a las reacciones

Te conviene dominar: La teoría cinético-molecular (Ciencias de 6.º grado (middle school))
Te conviene dominar: Disoluciones y concentración (Ciencias de 6.º grado (middle school))

Un plátano madura en días encima de la mesa de la cocina, pero tarda mucho más dentro del refrigerador. El vinagre con bicarbonato burbujea al instante, pero una cerca de hierro tarda años en oxidarse. Todas son reacciones químicas, pero van a ritmos muy distintos. ¿Qué hace que una reacción vaya rápida o lenta?

La reacción como choque de partículas

Dos reactivos pueden guardarse en frascos vecinos durante años sin alterarse, pero en cuanto se mezclan en el mismo frasco Erlenmeyer (Erlenmeyer flask) aparecen sustancias nuevas: ¿qué tiene que ocurrir exactamente a escala microscópica para que empiece una reacción?

Teoría de colisiones: arriba, un choque eficaz entre moléculas A₂ y B₂ con energía y orientación adecuadas, que rompe enlaces y forma dos moléculas AB; abajo, un choque no eficaz con orientación inadecuada, en el que las moléculas rebotan sin reaccionar. antes durante el choque después Choque eficaz: energía y orientación adecuadas reactivos: A₂ y B₂ se rompen enlaces y se forman otros productos: 2 AB Choque no eficaz: las partículas rebotan reactivos: A₂ y B₂ orientación inadecuada rebotan sin reaccionar átomo A átomo B
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Un plátano madura mucho antes encima de la mesa de la cocina que dentro del refrigerador. ¿Qué factor está acelerando la maduración en un caso y frenándola en el otro?…

Un plátano madura mucho antes encima de la mesa de la cocina que dentro del refrigerador. ¿Qué factor está acelerando la maduración en un caso y frenándola en el otro? Explica brevemente cómo actúa ese factor.

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La temperatura

Un glow stick (barrita luminosa) brilla intensamente en un vaso de agua caliente, pero casi se apaga al pasarlo a agua con hielo: ¿por qué la temperatura cambia tanto el ritmo al que transcurre una reacción química?

Animación de dos cajas con partículas que rebotan contra las paredes: en la fría se mueven despacio y en la caliente cuatro veces más rápido, con muchos más rebotes y con rayitas de agitación que acompañan a cada partícula. fría caliente: más agitadas
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El pescado que compramos se guarda en el congelador para que tarde mucho más en echarse a perder. ¿Qué factor estamos controlando al congelarlo y por qué frena las…

El pescado que compramos se guarda en el congelador para que tarde mucho más en echarse a perder. ¿Qué factor estamos controlando al congelarlo y por qué frena las reacciones de descomposición?

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Una pastilla efervescente de vitamina C tarda $80\ \text{s}$ en disolverse por completo en un vaso de agua a $10\ \celsius$ y solo $20\ \text{s}$ en agua a…

Una pastilla efervescente de vitamina C tarda $80\ \text{s}$ en disolverse por completo en un vaso de agua a $10\ \celsius$ y solo $20\ \text{s}$ en agua a $30\ \celsius$. La gráfica resume los datos:

20 40 60 80 0 80 s 20 s 10 °C 30 °C T (°C) t (s)
  1. a) ¿Cuántas veces más rápida es la reacción a $30\ \celsius$ que a $10\ \celsius$?
  2. b) Explica este resultado pensando en cómo se mueven las partículas cuando sube la temperatura.
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Casi todas las reacciones químicas van más rápido cuando sube la temperatura. La figura representa las partículas de un gas a dos temperaturas distintas: Explícalo con…

Casi todas las reacciones químicas van más rápido cuando sube la temperatura. La figura representa las partículas de un gas a dos temperaturas distintas:

10 °C 40 °C

Explícalo con el modelo de partículas: qué les ocurre a las partículas de los reactivos y qué consecuencia tiene eso sobre sus choques.

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Aitana mezcla en el laboratorio dos soluciones incoloras y mide el tiempo que tarda en aparecer un sólido amarillo (un precipitado). Repite la mezcla a distintas…

Aitana mezcla en el laboratorio dos soluciones incoloras y mide el tiempo que tarda en aparecer un sólido amarillo (un precipitado). Repite la mezcla a distintas temperaturas y obtiene: $80\ \text{s}$ a $10\ \celsius$, $40\ \text{s}$ a $20\ \celsius$ y $20\ \text{s}$ a $30\ \celsius$. Los datos están representados en la gráfica:

20 40 60 80 0 10 20 30 40 80 s 40 s 20 s ? T (°C) t (s)
  1. a) Describe con tus palabras la tendencia que muestran los datos.
  2. b) Fijándote en la tendencia, ¿cuánto tiempo cabría esperar aproximadamente a $40\ \celsius$?
  3. c) Justifica la tendencia con el modelo de partículas.
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La concentración y la cantidad de oxígeno disponible

La concentración también importa en una reacción: a mayor concentración de un reactivo, hay más choques por segundo entre sus partículas y las de otro reactivo.

Dos recipientes del mismo tamaño: en el aire hay pocas moléculas de oxígeno (O₂) y en oxígeno puro hay muchas más en el mismo espacio. Aire (21 % O₂) Oxígeno puro (100 % O₂) poco O₂ por volumen más O₂ por volumen

La superficie de contacto

Un tronco grueso tarda horas en arder por completo en la chimenea, pero ese mismo peso de madera en forma de aserrín o virutas arde en segundos: ¿cómo influye el tamaño de los trozos si la masa de reactivo es la misma?

Comparación de la superficie de contacto con el agua: un terrón entero, con pocas caras expuestas, frente al mismo volumen dividido en nueve granos pequeños, con muchas más caras expuestas. Terrón una sola pieza Granulado poca superficie en contacto mucha más superficie en contacto =
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Sofía echa un terrón de azúcar a su café con leche y Mateo echa la misma cantidad de azúcar granulado al suyo, como se muestra en la figura. Ambos remueven igual. ¿Cuál…

Sofía echa un terrón de azúcar a su café con leche y Mateo echa la misma cantidad de azúcar granulado al suyo, como se muestra en la figura. Ambos remueven igual.

terrón azúcar granulado

¿Cuál de los dos se disolverá antes? ¿Qué factor que afecta la velocidad de las reacciones explica la diferencia?

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Para que un antiácido haga efecto antes, en la farmacia lo venden en pastillas efervescentes, que se disuelven en agua, o se recomienda triturar la pastilla. ¿Qué factor…

Para que un antiácido haga efecto antes, en la farmacia lo venden en pastillas efervescentes, que se disuelven en agua, o se recomienda triturar la pastilla. ¿Qué factor se está aprovechando en ambos casos?

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En el caldo de la sopa, la sal fina se disuelve casi al instante y la sal gruesa tarda bastante más, aunque la cantidad sea la misma. Explica la diferencia usando el…

En el caldo de la sopa, la sal fina se disuelve casi al instante y la sal gruesa tarda bastante más, aunque la cantidad sea la misma. Explica la diferencia usando el modelo de partículas: piensa en qué partículas de la sal están en contacto con el agua en cada caso.

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Un tronco de roble puede arder durante horas en una chimenea, pero el aserrín del mismo roble, si está esparcido, arde casi de golpe. a) ¿Qué factor explica esta…

Un tronco de roble puede arder durante horas en una chimenea, pero el aserrín del mismo roble, si está esparcido, arde casi de golpe.

  1. a) ¿Qué factor explica esta diferencia?
  2. b) Razona por qué en las carpinterías se prohíbe fumar y se retira a menudo el aserrín acumulado.
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La lana de acero que se usa para lavar los platos arde con chispas al acercarla a una llama, mientras que un clavo del mismo material solo se oxida despacio, a lo largo…

La lana de acero que se usa para lavar los platos arde con chispas al acercarla a una llama, mientras que un clavo del mismo material solo se oxida despacio, a lo largo de los años.

  1. a) ¿Qué factor explica que el mismo material reaccione tan distinto?
  2. b) ¿Cómo se llama la oxidación lenta que sufre el clavo?
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En los silos de grano y en los antiguos molinos de harina ha habido explosiones sin ninguna llama visible: bastaba una pequeña chispa en un aire cargado de polvo de…

En los silos de grano y en los antiguos molinos de harina ha habido explosiones sin ninguna llama visible: bastaba una pequeña chispa en un aire cargado de polvo de harina.

  1. a) Explica por qué el polvo de harina en suspensión arde muchísimo más rápido que la misma harina apilada en un saco.
  2. b) ¿Qué factor de los que aceleran las reacciones está actuando de forma extrema?
  3. c) Propón una medida de seguridad para estos lugares y justifícala.
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Catalizadores

Esquema de un catalizador: los reactivos pasan por el catalizador, que no se consume, y se transforman en producto más rápido; el catalizador queda intacto y se reutiliza. reactivos catalizador sin consumirse producto sigue intacto

Diseñar un experimento para estudiar un factor

Experimento controlado: dos vasos con la misma cantidad de leche y de cacao, cada uno con un termómetro; el vaso 1 está a temperatura ambiente y el vaso 2, caliente y humeante, de modo que la única diferencia es la temperatura. vaso 1: frío (temperatura ambiente) vaso 2: caliente cacao leche termómetro termómetro igual cacao, igual leche igual cacao, igual leche única diferencia: la temperatura
Practica★★☆Sin empezar
Mateo quiere comprobar que la temperatura influye en la velocidad con que se disuelve el cacao en la leche. Diseña el experimento por él: qué materiales necesita, qué…

Mateo quiere comprobar que la temperatura influye en la velocidad con que se disuelve el cacao en la leche. Diseña el experimento por él: qué materiales necesita, qué magnitud cambiará entre los dos vasos, qué cosas debe mantener exactamente iguales y qué medirá para comparar.

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Practica★★★Sin empezar
Preparas cuatro vasos de agua con azúcar: el vaso 1 con agua fría y un terrón, el vaso 2 con agua fría y la misma cantidad de azúcar granulado, el vaso 3 con agua…

Preparas cuatro vasos de agua con azúcar: el vaso 1 con agua fría y un terrón, el vaso 2 con agua fría y la misma cantidad de azúcar granulado, el vaso 3 con agua caliente y un terrón y el vaso 4 con agua caliente y azúcar granulado. La figura muestra los cuatro vasos:

Vaso 1 agua fría terrón Vaso 2 agua fría granulado Vaso 3 agua caliente terrón Vaso 4 agua caliente granulado
  1. a) ¿Qué dos vasos compararías para estudiar solo el efecto de la temperatura? Justifica la elección.
  2. b) ¿Y qué dos vasos compararías para estudiar solo el efecto de la superficie de contacto?
  3. c) ¿Qué vaso tardará menos en disolver el azúcar? Razona la respuesta combinando los dos factores.
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Comunicar y contrastar una investigación

Al comparar la rapidez de una reacción, registra la variable que cambias, las que mantienes y el criterio de finalización. Usa el mismo material y un protocolo supervisado: gafas de seguridad (safety goggles) y delantal (lab apron), cantidades pequeñas, recipientes sin cerrar cuando se produce gas y gestión de residuos según indique tu maestro.

Introduce cada repetición en una hoja de cálculo, calcula la media (mean) y representa temperatura frente a tiempo medio. Conserva los datos originales y comunica su dispersión. En equipo, alternen los papeles de medir, registrar y revisar; no concluyan que toda reacción cambia exactamente igual. Compara la explicación con dos fuentes, citando autor y fecha, y separa observación de interpretación. No publiques nombres, imágenes ni datos de compañeros sin permiso.

El esquema relaciona las ideas principales:

Esquema de una investigación sobre la rapidez de una reacción: hipótesis con agua fría y templada, tres repeticiones de tiempos para cada temperatura y gráfica de temperatura frente a tiempo medio, con los puntos de las repeticiones que muestran su dispersión. Hipótesis ? fría templada Datos y repetición 50 52 48 31 29 30 tiempo (s) Conclusión y límites t medio 50 s 30 s fría templada temperatura

Vuelve al principio: El plátano se conserva en el refrigerador porque a baja temperatura las partículas se mueven más despacio y la reacción de maduración se frena; en cambio, el vinagre y el bicarbonato reaccionan al instante porque sus partículas chocan de inmediato por todo el líquido, mientras que la oxidación (rust) de la cerca de hierro es muy lenta al ocurrir únicamente en la superficie expuesta al aire.

Resumen

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