Destreza / Competencia:
CN.Q.5.1.29. Comparar y examinar las reacciones reversibles e irreversibles en función del equilibrio químico y la diferenciación del tipo de electrolitos que constituyen los compuestos químicos reaccionantes y los productos.
CN.Q.5.2.8. Deducir y comunicar que las ecuaciones químicas son las representaciones escritas de las reacciones que expresan todos los fenómenos y transformaciones que se producen.
¿En qué áreas de la vida se puede aplicar este contenido?
La cinética química y el equilibrio químico tienen aplicaciones prácticas en la vida diaria, desde la optimización de procesos en la cocina y la medicina hasta la mejora de la eficiencia en la industria. Estos conceptos nos ayudan a entender y controlar cómo ocurren y se equilibran las reacciones químicas en diferentes contextos.
- Vida cotidiana: En la cocina, entender la cinética de reacciones como la fermentación o la cocción de alimentos les ayuda a optimizar tiempos y temperaturas. En la conservación de alimentos, saber cómo controlar las reacciones de descomposición puede mejorar la vida útil de los productos.
- Desarrollo personal: En la medicación, comprender el equilibrio químico en el cuerpo ayuda a entender cómo ciertos fármacos afectan las reacciones biológicas, como el control del pH en la sangre o la velocidad de absorción de medicamentos.
- Contexto social / académico: En la industria química, controlar la velocidad y el equilibrio de las reacciones es crucial para optimizar procesos de producción (por ejemplo, en la fabricación de plásticos, fertilizantes o energía), mejorar la eficiencia y reducir costos, sin comprometer la seguridad ni la calidad del producto.
Actividades de aprendizaje
Anticipación
Para iniciar la clase, muestra un video o imagen de un río que fluye hacia un lago. Pregunta a los estudiantes:
- ¿Qué sucede si el caudal del río es mayor que la capacidad del lago para recibir el agua?
- ¿Y si el lago comienza a desbordarse? ¿Cómo se estabiliza la situación?
Con este ejemplo de la naturaleza, conecta la idea con el equilibrio químico. Explica que, al igual que el agua en el río y el lago, las reacciones químicas también pueden alcanzar un equilibrio dinámico cuando las sustancias se “producen” y “desaparecen” a tasas iguales. La cinética química también juega un papel, ya que las velocidades de las reacciones determinan cuánto tiempo tarda en alcanzarse el equilibrio.
Construcción:
Concepto de equilibrio químico
El equilibrio químico es un estado dinámico alcanzado en un sistema cerrado cuando las velocidades de las reacciones directa e inversa se igualan, resultando en concentraciones invariables de reactivos y productos. Este estado de equilibrio no implica que las reacciones se detengan, sino que continúan ocurriendo simultáneamente a una tasa constante. El equilibrio químico es fundamental en el estudio de las reacciones, ya que indica un punto de estabilidad donde la energía libre del sistema es mínima y las condiciones macroscópicas, como color y densidad, se mantienen constantes a menos que se alteren las condiciones externas.
Reacciones reversibles e irreversibles
Las reacciones químicas se clasifican en reversibles e irreversibles según su capacidad de revertir el proceso de formación de productos. En las reacciones reversibles, los productos formados pueden reaccionar para regenerar los reactivos originales, y se representan con flechas dobles en las ecuaciones químicas. Las reacciones irreversibles, en cambio, se completan con la conversión total de reactivos en productos, y se simbolizan con una única flecha. Esta distinción es crucial para entender cómo las reacciones pueden alcanzar un equilibrio y cómo este puede ser desplazado.
Factores que afectan el equilibrio químico
El equilibrio químico es sensible a cambios en las condiciones del sistema, como la temperatura, la presión y la concentración de las sustancias involucradas. De acuerdo con el principio de Le Châtelier, cualquier perturbación en estas condiciones provocará un ajuste en el sistema para minimizar el cambio y restablecer un nuevo equilibrio. Los catalizadores, aunque no modifican las concentraciones en equilibrio, aceleran tanto la reacción directa como la inversa, permitiendo que el equilibrio se alcance más rápidamente. Estos conceptos son esenciales para la manipulación de reacciones químicas en la industria y la investigación.
Balanceo de ecuaciones químicas
El balanceo de ecuaciones químicas es un procedimiento que asegura la conservación de la materia, reflejando que en una reacción química, la cantidad de átomos de cada elemento se mantiene constante. Para balancear una ecuación, se ajustan los coeficientes estequiométricos de manera que el número de átomos de cada elemento sea igual en ambos lados de la ecuación. Este proceso es fundamental para predecir las cantidades de reactivos y productos involucrados en una reacción y para entender el concepto de equilibrio químico.
MATERIAL AUDIOVISUAL COMPLEMENTARIO:
Vamos a observar el siguiente video para complementar los aprendizajes:
Consolidación:
CONSOLIDACIÓN:
Vamos a responder las siguientes preguntas con nuestras propias palabras, para verificar cómo se ha dado la asimilación de los contenidos revisados:
Aquí tienes una lista de las preguntas más frecuentes sobre este tema
- ¿Qué caracteriza al estado de equilibrio químico en un sistema cerrado?
- ¿Cómo se diferencian las reacciones químicas reversibles de las irreversibles?
- ¿Cómo responde el equilibrio químico ante cambios en las condiciones del sistema?
- ¿Por qué es importante el balanceo de ecuaciones químicas?
Práctica de Laboratorio:
Práctica de laboratorio #1: Observación de reacciones redox con comportamiento oscilante
En esta primera práctica de laboratorio, nos vamos a familiarizar con el procedimiento general de un experimento químico, el uso de los materiales de laboratorio y los reactivos.
Llevamos a cabo el desarrollo de reacciones con comportamiento oscilante (reversibles). Nos basamos en las instrucciones dadas en la GUÍA DE PRACTICAS DE LABORATORIO que está adjunta al QUIMIOKIT, y observamos el siguiente material audiovisual para seguir sus instrucciones:
Después de haber desarrollado los experimentos, elaboramos el informe correspondiente (en la guía de prácticas de laboratorio), lo revisamos y calificamos con la RÚBRICA DE INFORMES DE PRÁCTICAS DE LABORATORIO, la misma que fue socializada anteriormente y facilitada a los alumnos en Classroom.
Sugerencia Rúbrica
RÚBRICA: Resúmenes, Informes de prácticas de laboratorio
https://docs.google.com/spreadsheets/d/1AWYMzSl6BPYz6TqUBBPIPP3pYw_eSEPDg9uTExkgh7s/edit?gid=0#gid=0
NEE – Agregar el tipo de adaptaciones curriculares
Principio II: Pautas 6.1 – 6.3 – 6.4
Principio III: Pautas 7.1 – 8.1 – 9.1
ALUMNO 1: Constante monitoreo. Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 2: Constante monitoreo, Dar tiempo adicional para el desarrollo de la actividad y se reduce el número de ejercicios o se modifican los ejercicios con un nivel de dificultad reducido, de acuerdo con sus necesidades académicas.
ALUMNO 3: Constante monitoreo. Corroborar que el contenido entregado en clase haya sido comprendido por la estudiante mediante retroalimentación.