Contextualización
La entalpía es una magnitud fundamental en la Química Física que ayuda a entender y prever el comportamiento de las reacciones químicas. Está relacionada con la energía liberada o absorbida durante la realización de una reacción química. Saber calcular la entalpía y entender sus implicaciones es crucial para muchos sectores industriales, incluyendo la industria farmacéutica, química y alimentaria.
En este proyecto, los alumnos serán llevados a una profunda exploración del concepto de entalpía, especialmente desde la perspectiva de las energías de enlace. A través de un estudio detallado y experimentos cuidadosamente planificados, los alumnos adquirirán una mayor comprensión sobre la formación y ruptura de enlaces químicos y cómo estos procesos afectan la entalpía global de una reacción química.
Introducción
La entalpía de una reacción química es la cantidad de energía liberada o absorbida durante la reacción, realizada a presión constante. Los cálculos de entalpía han sido una herramienta valiosa para los químicos, ya que pueden prever si una reacción es exotérmica (libera energía) o endotérmica (absorbe energía). Además, la entalpía también nos ayuda a entender mejor por qué algunas reacciones ocurren y otras no.
Los enlaces químicos son la fuerza motriz de todas las reacciones químicas. Se forman o rompen durante las reacciones químicas, y esto va acompañado de la absorción o liberación de energía. Cada tipo de enlace requiere o libera una cantidad específica de energía cuando se forma o se rompe; esta cantidad de energía se llama energía de enlace. Para calcular la entalpía de una reacción, necesitamos conocer las energías de enlace de todos los enlaces involucrados en la reacción.
Sin embargo, el cálculo de la entalpía de una reacción no se reduce solo a la suma de las energías de enlace de las moléculas reactivas y productos. También es necesario considerar el arreglo espacial de estas moléculas, el orden en que se forman y rompen los enlaces y la presencia de posibles intermediarios de reacción. Entonces, ¿cómo podemos prever la entalpía de una reacción solo conociendo sus moléculas reactivas y productos? ¡Este es el desafío al que se enfrentarán en este proyecto!
Para profundizar en sus conocimientos y prepararse para el proyecto, recomendamos los siguientes recursos:
- Conceptos de Entalpía y Energía de Enlace - Brasil Escola
- Entalpía de enlace - Prof PC
- Calcule la variación de entalpía de una reacción química - Mundo Educación
Actividad Práctica
Título de la Actividad: Entalpía en los Enlaces - Una Aventura de Energía
Objetivo del Proyecto
El objetivo de este proyecto es llevar a los alumnos a una comprensión profunda de cómo la entalpía es afectada por las energías de enlace en reacciones químicas y cómo aplicarla en el contexto real. Los alumnos también mejorarán la colaboración en equipo, la gestión del tiempo y las habilidades de resolución de problemas.
Descripción Detallada del Proyecto
El proyecto será realizado por grupos de 3 a 5 alumnos y deberá tomar más de 12 horas por alumno para completarse. Involucrará la realización de experimentos, investigación teórica, discusión en grupo y preparación de un documento final.
Materiales Necesarios
- Computadora con acceso a internet
- Calculadora
- Equipo de seguridad básico para laboratorio de química
- Kit de química de laboratorio (incluyendo vidriería, mechero Bunsen, etc.)
- Sustancias químicas apropiadas para la realización de los experimentos.
Nota: Los experimentos deben ser realizados bajo la supervisión de un profesor calificado para garantizar la seguridad de todos los participantes.
Paso a Paso para la Realización de la Actividad
Fase 1: Investigación Teórica y Discusión en Grupo
Los alumnos deben investigar en profundidad el concepto teórico de entalpía, energía de enlace y cómo ambos están relacionados. Esta fase deberá durar aproximadamente 5 horas. Los alumnos deben asegurarse de entender los conceptos detrás de los enlaces químicos, la entalpía de las reacciones y cómo calcular esa entalpía.
Fase 2: Planificación y Ejecución de Experimentos
Elija un conjunto de reacciones químicas para investigar. Las reacciones deben incluir diferentes tipos de enlaces químicos. Para cada reacción, calcule la entalpía teórica y luego realice la reacción en el laboratorio para medir la entalpía experimental. Esta fase deberá durar aproximadamente 5 horas.
Fase 3: Análisis y Discusión
Reúnase como grupo para discutir los resultados. Compare los valores calculados y experimentales de entalpía. Realice una discusión en grupo sobre posibles razones para cualquier discrepancia. Esta fase deberá tomar alrededor de 2 horas.
Fase 4: Preparación del Informe Final
Cada grupo debe preparar un informe detallado discutiendo su trabajo y resultados. El informe debe contener los siguientes elementos: introducción, desarrollo, conclusiones y bibliografía. Esta fase deberá tomar aproximadamente 4 horas.
Entregables del Proyecto
Al final del proyecto, cada grupo debe entregar lo siguiente:
- Documento escrito: un informe en formato de documento que contenga los siguientes temas:
- Introducción: Contextualice el tema, su relevancia y aplicación en el mundo real y el objetivo del proyecto.
- Desarrollo: Explique la teoría detrás del tema central del proyecto, detalle la actividad práctica, la metodología utilizada y presente y discuta los resultados obtenidos.
- Conclusión: Vuelva a los puntos principales, identifique los aprendizajes obtenidos y las conclusiones sobre el proyecto.
- Bibliografía: Indique las fuentes utilizadas para trabajar en el proyecto, como libros, páginas web, videos, etc.
- Presentación: Prepare una presentación de 15 minutos resumiendo su trabajo y descubrimientos. Este es un momento para compartir sus hallazgos con la clase y discutir sus conclusiones.
Al concluir el proyecto, los alumnos habrán demostrado su capacidad para trabajar en equipo para resolver un problema complejo. Habrán mejorado sus habilidades técnicas en química y habrán adquirido valiosas habilidades socioemocionales.
