Reacciones de precipitación y disolución
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Autores: Silvia Cerdeira, Helena Ceretti y
Eduardo Reciulschi. Responsable disciplinar:
Silvia Blaustein. Área disciplinar:
Química. Temática: Reacciones químicas.
Nivel: Secundario orientado. Secuencia
didáctica elaborada por Educ.ar. |
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Propósitos generales
• Promover el uso de los equipos portátiles en el proceso de enseñanza y aprendizaje.• Promover el trabajo en red y colaborativo, la discusión y el intercambio entre pares, la realización en conjunto de la propuesta, la autonomía de los alumnos y el rol del docente como orientador y facilitador del trabajo.
• Estimular la búsqueda y selección crítica de información proveniente de diferentes soportes, la evaluación y validación, el procesamiento, la jerarquización, la crítica y la interpretación.
Introducción a las actividades
El proceso de disolución de un sólido y las reacciones de precipitación son dos caras de una misma moneda. En el proceso de disolución, un sólido se disuelve pasando a la solución, mientras que en las reacciones de precipitación, se verifica la formación de un sólido (o precipitado) al mezclar dos soluciones.
Estos tipos de cambios fisicoquímicos ocurren en el medio ambiente de ríos, lagos y océanos, ya que controlan la formación de los depósitos minerales o la disolución de diferentes especies en medios acuosos.
Para poder explicar químicamente la formación de un precipitado, se recordará primero el proceso inverso: la disolución de una sal –o un soluto–.
Si bien son varios los factores que influyen en la solubilidad (como los balances energéticos y el desorden global del sistema), esta actividad se centrará en analizar qué es lo que sucede con la interacción entre los solutos iónicos y los dipolos del agua.
Un sólido iónico se disuelve cuando sus iones interaccionan con las moléculas del solvente venciendo las fuerzas de atracción ión–ión del soluto. Si al mezclar dos soluciones se encuentran presentes iones cuyas fuerzas de atracción ión-ión superan a las fuerzas de interacción con el solvente, se observará la formación de un precipitado.
A pesar de que se forme un precipitado voluminoso, siempre quedarán algunos pocos iones disueltos; la concentración de estos iones disueltos está relacionada con la solubilidad molar de la sal formada (que claro está, será muy baja).
¿Qué tipo de iones conducen a la formación de precipitados si se juntan en una solución?
Si bien no existen métodos precisos para predecirlo, como regla general se pueden citar los siguientes pares:
• Los hidróxidos, sulfatos, fosfatos y carbonatos con iones de metales alcalinos térreos.• Los sulfuros, hidróxidos, fosfatos y carbonatos con iones de metales de transición.
• Los cloruros de plata y de plomo.
Por otra parte, las sales que contengan los cationes sodio (Na+),
potasio (K+) y amonio (NH4+) serán
generalmente solubles.
Objetivos de las actividades
Que los alumnos:
• Vinculen los conceptos sobre reacciones de precipitación con aplicaciones prácticas.
Actividad 1
Antes de probar cómo funciona y qué usos pueden darse al proceso de precipitación, es conveniente hacerse una imagen mental de lo que está sucediendo a nivel submicroscópico.
a) Miren el video «Reacción de precipitación» acerca de la precipitación del cloruro de plata.
b) Con el programa Draw o Paint, representen la disolución de nitrato de plata (AgNO3) y de cloruro de sodio (NaCl) en agua, y la reacción de precipitación involucrada cuando se mezclan ambas soluciones.
• Primero, piensen cómo se representará cada uno de los compuestos, por ejemplo:
- AgNO3: con una esfera
roja para los iones de plata (Ag+), y una blanca para los
iones de nitrato (NO3-).
- NaCl: una esfera amarilla para el ión Na+, y una azul para el ión Cl-.
- H2O: tres esferas celestes (pueden pegarse entre sí seleccionando las tres esferas y yendo a la solapa Modificar > Agrupar).
• En una primera caja, representen la disolución de nitrato de plata en agua y coloquen debajo la ecuación que la describe.• En una segunda caja, representen la disolución del cloruro de sodio en agua y coloquen debajo la ecuación que la describe.
• En una tercera caja, representen la mezcla de las dos disoluciones mostrando el proceso de precipitación del cloruro de plata. Los iones que no intervienen en este proceso continuarán disueltos en el agua, así como unos pocos iones de los que forman el precipitado.
Actividad 2
Aunque tradicionalmente la preocupación por el agua que se consume se ha centrado en torno a su potabilidad y su aspecto, la dureza del agua es una característica que también merece ser estudiada. Pero ¿cuál es la causa de que un agua sea dura? Cuanto más calcárea sea la zona, mayor dureza se produce. Es decir, la dureza es inherente a cada región, porque depende del tipo de rocas que haya en el suelo donde fluye el agua. Esta característica se determina por la cantidad de sales de calcio y magnesio presentes en el agua.
La presencia conjunta de estos iones con los iones de carbonato y bicarbonato, producen la formación de un precipitado o «sarro» visible en los recipientes y las piletas de agua.
Las aguas duras incrementan el riesgo de que se rompan con mayor facilidad los electrodomésticos, se obstruyan las tuberías y se acumulen gérmenes que pueden transmitir enfermedades; también hacen necesario el uso de mayor cantidad de jabón en la limpieza (porque este también forma compuestos insolubles con calcio y magnesio) y provocan la presencia de manchas en recipientes y utensilios que hayan estado en contacto con el agua.
Emplearán un método sencillo de laboratorio para la purificación del agua. Para ello, usarán una sustancia que elimine partículas en suspensión (un clarificante) y una para «ablandar» el agua.
Materiales
• Agua dura (si no se consigue en la región, puede hacerse en el laboratorio agregando 300-400 mg/L de cloruro de calcio).• Soda Solvay (carbonato de sodio).
• Arena (como clarificante).
• Papel de filtro (pueden ser de los usados para filtrar café).
• 4 embudos.
• 4 vasos pequeños o tubos de ensayo.
• Una cuchara mediana.
• Una cuchara pequeña (como las de café).
• Un poco de jabón blanco.
Procedimiento
1. Coloquen papel de filtro sobre cada uno de los embudos y pónganlos sobre los vasos.
2. En uno de los embudos, coloquen una cucharada mediana de arena. En otro, una cucharada de carbonato de sodio, y en el tercero, una cucharada de ambos. Reserven el último embudo como testigo, sin agregarle nada.
3. Viertan una cucharada pequeña de agua dura en el centro de cada uno de los embudos.
4. Una vez que ha escurrido toda el agua, vuelvan a pasarla por el mismo papel de filtro, para asegurarse la eficacia del procedimiento.
5. Comparen cada uno de los filtrados. Observen cuál presenta menor turbidez (la turbidez del agua es sinónimo de impurezas presentes).
6. A cada uno de los tubos de ensayo con agua filtrada, agréguenle la misma cantidad de jabón. Si el agua se ha ablandado, las soluciones jabonosas serán más turbias (se dispersa más jabón) y tendrán mayor espuma al agitarlas.
a) Discutan la efectividad de los distintos métodos empleados para mejorar la calidad del agua (claridad y ablandamiento).
b) Realicen un informe del experimento en el programa Writer de sus equipos portátiles. Incluyan la reacción de los iones de carbonato (CO32-) con los iones Ca2+ siguiendo el esquema de la actividad 1.
Si quieren seguir investigando, visiten Métodos para purificar el agua en casa. Van a encontrar opciones rápidas para purificar el agua en casa.
En Arquitectura sustentable van a encontrar referencias sobre otros métodos de purificación empleando filtros purificadores comerciales y caseros:
Enlaces de interés
Dureza y ablandamiento del agua
NaCl:
disolución de la sal y solvatación de iones