Experimentem amb les reaccions químiques - 3 MEP

Objectius

- Saber com actua i conèixer que podem trobar diòxid de carboni en forma de gas en l’oxigen i aigua. - Experimentar per si sols com actuaran les diferents barreges proposades i extreure les seves pròpies conclusions. - Determinar experimentalment què passa si barregem diferents àcids amb bicarbonat de sodi.

Com ho fem?

-Experiment introductori: tallar la llimona per la meitat i afegir dues cullerades petites de bicarbonat de sodi. Estrènyer la llimona perquè tregui una mica de suc i esperem un moment i observem els resultats. - Experiment 1: agafarem un guant (o un globus) i hi posarem dues o tres cullerades petites de bicarbonat a dins (depenent del recipient que fem servir, com més gran més cullerades podem afegir). Agafarem el vas de precipitats i afegirem 150 ml de vinagre o si fem servir l’Erlenmeyer n’afegirem 50 ml. Quan estigui tot llest, posarem el guant enganxat al got amb una goma elàstica perquè no es mogui. Finalment afegirem el bicarbonat de sodi a dins del recipient agafant els dits del guant verticalment i seguidament només faltarà veure la reacció. - Experiment 2: tallar una ampolla amb un marge de 15 cm des del tap. Ho cobrim tot amb plastilina deixant lliure el forat del tap perquè surti la "lava" de l'erupció. Barregem en un vas de precipitats 100 ml de vinagre, 3 gotes de colorant i 3 cullerades de sabó o detergent líquid. Seguidament introduïm dins del volcà la barreja anterior. Afegim tres cullerades de bicarbonat de sodi a dins del volcà per l’orifici del tap. Finalment esperem per gaudir de l'explosió! - Experiment 3: emplenarem la proveta o qualsevol recipient cilíndric amb 200 ml d’aigua. Afegirem unes gotes de colorant de color vermell o blau i barrejarem bé perquè estigui ben mesclat. Seguidament afegirem 200 ml d’oli. Deixarem reposar uns minuts (perquè se separin els dos líquids) i ja estarà tot llest. Per una millor visualització, posarem una llanterna sota del pot de vidre i apagarem el llum i abaixarem les persianes de l’habitació. Afegirem la pastilla efervescent i llavors… màgia!

Què observem?

Experiment introductori: els resultats que hem obtingut han estat els que ens esperàvem: hem vist una erupció de color blanc que ha anat creixent i augmentant de volum. A més a més, el gas que ha emès ha inflat el guant i hem pogut veure i ser conscients de la presència del gas. Experiment 1: en els resultats vam poder observar que en ajuntar el suc de la llimona amb el bicarbonat de sodi es formaven unes quantes petites bombolles i que hi havia moviment. Això és degut al fet que la llimona és un àcid cítric i reacciona quan ho ajuntem amb el bicarbonat, ja que aquest és una sal. Experiment 2: hem pogut observar que la reacció dels dos productes junts feia que no parés de crear com una mena d'espuma que semblava que no s'acabava mai. Experiment 3: pel que fa als resultats esperats, ens esperàvem que l'oli i l'aigua no s'ajuntessin, ja que és impossible formar una barreja homogènia entre aquests dos líquids. També esperàvem que es formarien igual nombre de bombolles en els dos líquids a causa de la pastilla efervescent que es formarien bombolles per igual en els dos líquids a causa de la pastilla efervescent. Però, el que no esperàvem i vam observar era que les bombolles es movien més ràpidament en l'aigua que en la d'oli.

Els conceptes científics

-En la qüestió investigable els fem la pregunta de què passa quan barregem sucre i aigua. Aquesta qüestió serveix perquè els alumnes vegin que hi ha barreges amb les quals no es crea cap reacció i algunes amb les quals sí. En aquest cas aquesta barreja no provoca res visible, ja que les molècules de sucre s’ajunten a les de l’aigua i deixa de ser un element sòlid. El mateix passa amb la sal. Amb els tres primers experiments treballem la mateixa reacció química. Com que el vinagre i la llimona són un àcid i el bicarbonat de sodi és un base, quan els barregem reaccionen i es transformen en aigua, acetat de sodi (una sal) i diòxid de carboni (en estat gasós). El diòxid de carboni és el gas que infla el guant i el responsable de les bombolles de l’erupció del volcà. El guant i les bombolles deixaran d’inflar-se i crear-se quan es consumeixin els reactius. D’altra banda, per la làmpada de lava veiem que l’oli i l’aigua no es barregen, i a més a més a més l’oli flota en l’aigua. Per què les molècules d'aigua estan compostes per tres àtoms: dos d'hidrogen i un d'oxigen, en canvi, l'oli no té àtoms d'oxigen i està format per grans molècules integrades per molts àtoms de carboni i hidrogen. Per tant, com que aquestes no són substàncies polars, no tenen càrrega elèctrica que pugui atreure una molècula d'aigua. Dit d’una altra manera l’oli és més dens que l’aigua i no es barregen per un fenomen anomenat “polaritat intermolecular”. Això significa que les molècules d’oli s’atrauen entre si i les molècules d’aigua atrau altres d’aigua, és a dir, que les estructures de les molècules dels dos líquids no permeten que els líquids es barregin. Quan s’afegeix la pastilla es comença a dissoldre quan arriba al fons del got emetent diòxid de carboni. Trobem interessant afegir que entre els ingredients dels comprimits efervescents es troben el bicarbonat de sodi i un àcid orgànic, com el cítric, l'ascòrbic i l'acetilsalicílic. Quan aquests elements entren en contacte amb l'aigua, el carbonat de sodi es dissocia en dos ions. Un reacciona amb l'àcid de la pastilla i dona lloc, entre altres compostos, al diòxid de carboni, gas que forma petites bombolles ascendents i que exploten en entrar en contacte amb l'aire. En els experiments anteriors hem vist el diòxid de carboni en l’aire i amb l’últim experiment veiem com es comporta aquest gas a l’aigua. Aquest gas és més lleuger que l’aigua, per això flota arribant a la part superior del got i quan arriba a l’àrea de l’oli (com que l’oli és més lleuger que l’aigua), l’aigua que carrega el gas s’enfonsa, i així successivament fins que la pastilla es dissol del tot. Finalment, cal destacar i aclarir que l’experiment del volcà no se’l pot associar amb el que passa en la realitat. L’erupció d’un volcà és conseqüència de l’escalfament del magma que hi ha a l’interior de la Terra, mentre que la reacció de l’experiment és simplement per provocar la simulació d’una erupció.

Per saber-ne més

-Institut obert de Catalunya. (s.d.) Materials d'estudi MC2 Física i química 1: MESCLES I DISSOLUCIONS. Extret de http://ioc.xtec.cat/materials/G_MC2/apunts/mescles_dissolucions.pdf Castells, P. (s.d.) Processos fisicoquímics a la cuina. Educació Química EduQ número 7 (2010), p. 37-45. Extret de https://publicacions.iec.cat/repository/pdf/00000124/00000088.pdf

Fitxers adjunts

Nivell a qui s'adreça

Cicle mitjà de l'educació primària

Material

  • Experiment introductori: una llimona, 2 cullerades petites de bicarbonat de sodi, una cullera petita, un ganivet, proveta
  • Experiment 1: guant o globus, 150 ml de vinagre, 3 cullerades petites de bicarbonat de sodi, vas de precipitats (guant) o matràs d'Erlenmeyer (globus), gomes elàstiques.
  • Experiment 2: 150 ml de vinagre, bicarbonat de sodi, plastilina de color marró, ampolla d’aigua d’1,5 l, un got de detergent líquid o sabó, colorant de color vermell, paper de diari, ganivet o cúter, safata.
  • Experiment 3: 200 ml d’aigua , colorant de color vermell i blau, 200 ml d’oli de gira-sol (o qualsevol altre), recipient cilíndric o proveta, 2 pastilles efervescents, llanterna del mòbil.

Infraestructura necessària i precaucions

  • Cal tenir cura a l’hora de tallar l’ampolla de plàstic i la llimona, sobretot si es fa utilitzant un cúter o un ganivet.
  • És important seguir els passos i les quantitats indicades perquè si per exemple poséssim més quantitat de bicarbonat o vinagre en l'experiment del globus, la reacció dels dos elements seria major i el globus podria explotar.

Centre educatiu / Entitat

Universitat de Girona

Proposta de

  • Carla Artacho, Mireia Antoner, Cristina Estrada i Hajar Benslaiman.

Descriptors

  • #reacció
  • #química
  • #ciclemitjà