Los experimentos de química para la escuela secundaria no tienen por qué ser complicados. Los siguientes proyectos utilizan materiales que son fáciles de adquirir, pero definitivamente son experimentos de química de nivel secundario. Si necesita ayuda para descargar cualquiera de los proyectos imprimibles, consulte estos útiles consejos.
Proyecto de química fácil:conductividad y exploración de soluciones
En esta práctica de laboratorio, explorará la solubilidad de tres solutos, así como la conductividad eléctrica de tres soluciones. Es importante saber antes de hacer su laboratorio que el agua es una molécula polar, mientras que otra sustancia que está probando, el xileno, es una molécula no polar. Las moléculas polares disolverán compuestos iónicos y algunos compuestos moleculares que tienen enlaces covalentes polares. Sin embargo, las moléculas no polares disolverán las moléculas no polares que tienen enlaces covalentes no polares. Por otro lado, el alcohol tiene variada capacidad para disolver sustancias. Se dice que muestra "polaridad intermedia".
Antecedentes del proyecto
Términos que debe conocer y comprender para este proyecto:
- Solubilidad:se dice que una sustancia es 'soluble' si se puede disolver en una sustancia en particular. La cualidad de hacerlo es su solubilidad. Por ejemplo, la sal es soluble en agua. El aceite es insoluble.
- Soluto:un soluto es la sustancia que se disuelve.
- Disolvente:un disolvente es la sustancia en la que se disuelve algo (como el agua).
- Moléculas polares:las moléculas polares tienen una carga ligeramente negativa y positiva en cada extremo de su estructura. (El agua es una molécula polar.)
- Moléculas no polares:moléculas que se organizan simétricamente de modo que no hay carga positiva ni negativa.
Procedimiento de laboratorio
Haga clic para imprimir el siguiente laboratorio y siga las instrucciones al pie de la letra. Anota en tu cuaderno de laboratorio todas tus observaciones.
Pensando en el laboratorio
Use estas preguntas para sacar conclusiones de su experiencia en el laboratorio:
- Basándose en los resultados de su laboratorio, haga una lista corta de los tipos de cosas que cada solvente podría limpiar.
- Piense en limpiadores domésticos comunes como Windex. ¿Por qué su limpiador de ventanas debe ser a base de alcohol?
- ¿Por qué los panaderos suelen usar spray antiadherente para cocinar?
- ¿Qué hay en el fluido hidráulico que lo hace superior al agua para los tipos de tareas que realiza? (El fluido hidráulico se usa en frenos hidráulicos o en sistemas que mueven cosas pesadas).
Proyecto Moderado:Reducción del Punto de Congelación del Agua (Química del Helado)
Probablemente ya haya visto bajar el punto de congelación del agua antes. Si alguna vez ha visto camiones sacar sal antes de una gran tormenta de invierno, ha visto la química en acción. La sal reduce el punto de congelación del agua, lo que aumenta la temperatura a la que se congela y, por supuesto, las carreteras son mucho más seguras.
En este proyecto, calculará la molalidad y probará el punto de congelación de tres vasos de precipitados de solución de sal y agua y tres vasos de precipitados de solución de sacarosa y agua. Luego, descubrirá la depresión del punto de congelación, o cómo la solución se ve afectada por su soluto.
Antecedentes del proyecto
La medida en que se reduce el punto de congelación de una solución depende de tres factores:
- La molalidad (m ) de la solución expresada en moles de soluto/kg de solvente
- El factor de van't Hoff (i ) del soluto - el factor de van't Hoff del azúcar es i =1, y el factor de van't Hoff de salt es i =2
- La constante molal de depresión del punto de congelación del solvente; para el agua esto es Kf =1,86 °C/m donde Kf =la constante de depresión del punto de congelación
Para predecir cuánto se reducirá el punto de congelación de un soluto al agregar un solvente dado, puede usar la ecuación:ΔT =(Kf)(m)(i) donde:
- ΔT es la depresión del punto de congelación en grados Celsius (° C)
- Kf es la constante de depresión del punto de congelación molal en grados Celsius por molal (° C/m)
- m es la molalidad de la solución en moles por kilogramo (mol/kg)
- i es el factor de van't Hoff del soluto, que no tiene unidades
Procedimiento de laboratorio
Haga clic para imprimir el procedimiento de laboratorio. Siga las instrucciones exactamente y tome notas cuidadosas en su cuaderno de laboratorio. A medida que avanza, asegúrese de anotar el punto de congelación de cada una de sus soluciones, incluido el vaso de precipitados con agua corriente, que en este laboratorio es su control.
Encontrar la depresión esperada del punto de congelación
- Luego, encuentre la cantidad de moles de soluto para cada una de sus soluciones. Tenga en cuenta que el número de moles de una sustancia se define como el peso de la sustancia (en g) dividido por el peso molecular en gramos de la sustancia. El peso molecular de la sal es 58,443 g y el peso molecular de la sacarosa es 342,3 g. Tenga en cuenta que el peso molecular de 100 ml de agua es 0,1 kg.
- Luego, calcule la molalidad, que son moles de soluto por kg de solvente.
- Observe cómo se comparan las molalidades de las soluciones de sal/agua y las soluciones de sacarosa/agua.
- Luego, calcule la depresión esperada del punto de congelación utilizando la fórmula anterior para ΔT. ¿Cómo se comparan tus cálculos con lo que realmente observaste? ¿Puedes pensar en una declaración que exprese una relación causal entre la molalidad de una solución y la depresión de su punto de congelación?
Proyecto Avanzado:Hielo Caliente (Acetato de Sodio)
El acetato de sodio (uno de los productos de una mezcla de bicarbonato de sodio y vinagre) tiene una propiedad única en el sentido de que es capaz de congelarse sin llegar a tener una temperatura de congelación. De hecho, cuando esta sustancia se congela, en realidad se calienta más en lugar de enfriarse.
El hielo caliente es un gran experimento si buscas el factor sorpresa. Sin embargo, definitivamente se necesita cierta delicadeza para hacerlo bien. No se sorprenda si tiene que probarlo varias veces antes de que funcione.
Antecedentes del proyecto
El hielo caliente (congelación de acetato de sodio) es una reacción exotérmica, lo que significa que a medida que el acetato de sodio se 'congela', la sustancia emite calor. De hecho, es el mismo tipo de reacción química que se usa en MRE, calentadores de manos y productos similares. El acetato de sodio es uno de los subproductos del bicarbonato de sodio y el vinagre. La fórmula de la reacción es la siguiente:Na+[HCO3]- + CH3-COOH → CH3-COO- Na+ + H2O + CO2.
Procedimiento de laboratorio
Haga clic para imprimir el procedimiento de laboratorio a la derecha. Si bien hacer hielo caliente es relativamente seguro (el producto químico en sí no es tóxico), se debe tener cuidado siempre que manipule sustancias calientes. Asegúrese de anotar las temperaturas del acetato de sodio a medida que avanza en el experimento.
Cosas que observar y hacer con hielo caliente
Lo importante a tener en cuenta es el líquido sobreenfriado (líquido que se enfría por debajo de su punto de fusión) y la reacción exotérmica que se obtiene cuando se vuelve a introducir un cristal en la solución. El cristal actúa como un sitio de nucleación. Puedes hacer esculturas de hielo caliente introduciendo un cristal mientras lo viertes. Cuando haces esto, ¿cuál es la temperatura del hielo caliente?
Seguridad química
Recuerde que cuando trabaje con productos químicos, incluso los que crea que son seguros, siempre debe usar gafas de seguridad y tal vez guantes protectores. Es importante adquirir el hábito de usar equipo de seguridad para que sea automático.
Recuerde también que cuando esté trabajando sobre una estufa, siempre debe usar guantes para horno o pinzas. El sentido común en el laboratorio contribuye en gran medida a que la experiencia sea placentera.