Velocidad de reacción y equilibrio químico

Nivel académico y subsistema o disciplina
Nivel Medio Superior
Bachillerato ENP
Asignatura
Química IV área I (6° año materia obligatoria para alumnos del área I Fisicomatemáticas y de las Ingenierías).
Unidad temática
Unidad 2. Rapidez y equilibrio de las reacciones químicas.
2.1 Rapidez de la reacción química.
2.2 Equilibrio químico.
Contenidos
2.1.1. Definición de rapidez de reacción.
2.1.2. Teoría de las colisiones.
2.1.3. Energía de activación.
2.1.4. Perfil de energía.
2.1.5. Factores que influyen en la rapidez de las reacciones: concentración, temperatura, superficie de contacto y catalizadores.
2.2.1. Definición.
2.2.2. Reversibilidad de las reacciones.
2.2.3. Constante de equilibrio.
2.2.4. Principio de Le Chatelier.
2.2.5. Ácidos y bases. Teoría de Bronsted-Lowry.
2.2.6. Concentración de iones H+ y pH.
Título (opcional)
Actividad de aprendizaje. Velocidad de reacción y equilibrio químico.
Población
Alumnos de sexto año:
Grupo 605: 55 alumnos aproximadamente.
Duración
26 horas aproximadamente
10 sesiones de 50 minutos, 5 sesiones de 100 minutos y 6 horas de trabajo extra clase.
Propósitos
Que el alumno:
1. Adquiera el concepto de rapidez de reacción.
2. Identifique los principales factores que determinan la rapidez de una reacción.
3. Reconozca el significado de equilibrio químico y lo relacione con la tendencia de los reactivos a convertirse en productos.
4. Identifique las diferencias entre ácidos y bases fuertes y débiles.
5. Determine experimentalmente el pH de diversas soluciones y lo relacione con su carácter ácido, básico o neutro.
Habilidades digitales
Aa1.1 Localización de información específica en un sitio de Internet.
Aa2.1 Búsqueda eficiente de información en Internet. Definición de palabras clave para la búsqueda. Análisis de los resultados, selección de sitios, exploración, selección y valoración de la información obtenida.
Aa2.2 Construcción de criterios para definir la credibilidad de la información obtenida.
Aa1.3 Localización de un simulador en un sitio de Internet dado.
Ca2.1 Manejo avanzado del procesador de textos (opciones de formato, tabla e inserción de imágenes desde el disco duro.
Cb2.1 Uso del presentador integrando diversos medios (imágenes), ligas a otras presentaciones, archivos y sitios de Internet.
Cc2.1 Uso de hoja de cálculo para registrar datos, elaborar tablas, crear fórmulas para relacionar los datos y representar resultados mediante una gráfica utilizando las opciones que ofrece la herramienta (tipos de gráficas).
D2.1 Elaboración de collages de fotografías.
F1.1 Exploración de un simulador para comprender su funcionamiento y utilizarlo en la resolución de un problema.
F2.2 Exploración y uso básico de software especializado de apoyo a la enseñanza.
F2.4 Búsqueda de software libre (Flash y hot potatoes).
G1.6 Descarga e instalación de programas.
G2.5 Compresión y descompresión de archivos.
Materiales
Computadoras y cañón.
Videos de velocidad de reacción, equilibrio químico y, ácidos y bases.
Conexión a Internet.
Presentaciones en PowerPoint y Flash.
Simuladores en páginas Web.
Programas Spartan y Odyssey.
Material bibliográfico impreso.
Pizarrón y gis.
Sustancias y material de laboratorio.
Actividades
Tic Revisión de información introductoria al tema de velocidad de reacción en conjunto de páginas Web.

Tic Revisión de video de velocidad de reacción y factores que la afectan.
- Formar equipos de trabajo.
-Elaboración de un resumen con conclusiones del material revisado. (Trajo en equipo).
Tic Presentación de cada equipo ante el grupo del punto anterior en PowerPoint.

Tic Proporcionar a los alumnos datos de concentraciones y tiempo para que los acomoden en tablas, los representen en gráficas y obtengan otros datos de éstas.
- Consulta de material bibliográfico.
Tic Visualizar en gráficas la influencia de la energía de activación para predecir la velocidad de las reacciones químicas.
- Práctica de laboratorio de los factores que afectan la velocidad de reacción.
Tic Revisión de información introductoria al tema de equilibrio químico en conjunto de páginas Web.
Tic Revisión de video de equilibrio químico.
- Explicación del profesor para establecer la constante de equilibrio de algunas reacciones químicas, qué significado tiene, cómo obtener datos de representaciones gráficas y resolución de algunos problemas.
- Realización por parte de los alumnos de algunos ejercicios referentes al punto anterior.
- Explicación del profesor del Principio de Le Chatelier y su aplicación en la Industria química.
Tic Visualización a nivel microscópico del Principio de Le Chatelier en un simulador.
- Elaboración de un resumen sobre el tema de equilibrio químico y Principio de Le Chatelier y establecer conclusiones.
Tic Presentación de cada equipo ante el grupo del punto anterior en PowerPoint.
- Práctica de laboratorio de equilibrio químico.
Tic Los alumnos haciendo uso de búsquedas eficientes en Internet, analizarán las teorías de Arrhenius y Bronsted-Lowry sobre ácidos y bases y, elaborarán una tabla que contenga las similitudes y diferencias de ambas teorías. También, establecerá el concepto de ácido y base de Bronted-Lowry y pares conjugados.
-Consultará las referencias impresas proporcionadas para verificar la confiabilidad de la información obtenida.
Tic Realizarán una exposición por equipo ante el grupo haciendo uso de presentaciones en PowerPoint con imágenes, donde incluyan las direcciones electrónicas consultadas.
- Con base en lo aprendido en el tema de equilibrio químico, los alumnos establecerán la constante de equilibrio para la reacción de autoionización del agua.
- El profesor explicará la constante del producto iónico Kw para el agua y realizará algunos ejercicios de cálculo de concentraciones de iones H3O+ y OH- y su forma de expresarlas a través del pH y pOH. Además, relacionará las concentraciones de las disoluciones con su carácter ácido o básico.
- Los alumnos realizarán otros ejercicios en una página Web.
Tic Con ayuda de la hoja de cálculo los alumnos registrarán los datos, elaborarán una tabla, creará la fórmula para relacionar los datos y representará los resultados mediante una gráfica. A partir de esta gráfica se obtendrán otros datos de concentración o de pH.
Tic Por equipos y con ayuda del programa Hot Potatoes, se diseñarán cuestionarios o crucigramas referentes al tema como cierre de la unidad.
Tic Autoevaluaciones en páginas Web.
Bibliografía de consulta para el profesor
Referencias impresas:
1. Chang R., Química, 8va. Ed., Mc Graw Hill, México, 2005.
2. Brown, T., “Química la ciencia central”, 9na. Ed. Pearson Educación, México, 2004.
3. Dingrando, L. Química Materia y Cambio, Mc Graw Hill, Colombia, 2003.
4. Flores, Y. et al., “Libro de texto de Química IV área 1” UNAM, México, 2009.
5. Hein y Arena, Funamentos de química, 10ma. Ed., Thompson, México, 2001.
6. Kotz J., Treichel P., Química y reactividad química, 5ta. Ed. Thomson, México, 2003.
7. Pillips, J., Strozak V., Química conceptos y aplicaciones, Mc Graw Hill, México, 2001.
8. Rosales Guzmán, E., Química para bachillerato 1, Limusa, México, 2005.
9. Zumdahl, S., Fundamentos de Química, Mc Graw Hill, 2000.
Referencias electrónicas:
http:prepa8.unam.mx →profesores →colegios →química →material publicado
http://www.colegioheidelberg.com/deps/fisicaquimica/applets/EquilibrioQuimico/fundamentoteorico.htm
http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/collis11.swf
http://www.fisicanet.com.ar/quimica/cinetica_quimica/ap01_cinetica_quimica
http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/activa2.swf
http://www.mhhe.com/physsci/chemistry/essentialchemistry/flash/lechv17.swf
http://science.widener.edu/svb/tutorial/phcalcs.html
http://www.chemguide.co.uk/physical/acideqiamenu.html#top

Módulo 1-Actividad 4-1

Opción elegida:
F. Recursos tecnológicos y software especializado de apoyo a la enseñanza.

Materia:
Química IV área I

Tema de la actividad:
Unidad 3. Fundamentos de química orgánica.
3.2 Hidrocarburos: alcanos, alquenos, alquinos y aromáticos.
3.2.1 Hibridación del átomo de carbono, tipos de enlace carbono-carbono. Estructura y modelos.

Habilidad elegida del nivel avanzado (tomada del modelo de madurez).
F 2.2 Exploración y uso básico de software especializado de apoyo a la enseñanza.

Descripción de la actividad:
A partir de la exploración y manejo del programa Spartan, los alumnos adquirirán la habilidad de representar la estructura molecular de alcanos lineales y ramificados (isómeros). Además, podrán visualizar su geometría espacial, el tipo de enlace entre carbono-carbono y carbono- hidrógeno, así como, contar el número de carbonos e hidrógenos en las estructuras representadas. En consecuencia, se percatarán de la tridimensionalidad de las moléculas, observarán el enlace sigma (σ) entre carbono-carbono y carbono-hidrógeno en todos los alcanos, comprenderán el concepto de isomería de cadena y establecerán la fórmula general para los alcanos.
Conocimientos previos: alcanos, nomenclatura de alcanos, hibridación, ángulo de separación entre enlaces, enlace σ e isomería.
La actividad se llevará a cabo en el aula Telmex, donde se encuentra instalado el programa en todas las computadoras que utilizan los alumnos. (Una sesión de 100 minutos).
Con ayuda de un cañón el profesor guiará a los alumnos para abrir el programa y dará una explicación de las opciones con las que cuenta la Barra de Menú, la Barra de Herramientas y los íconos más utilizados para el desarrollo de la actividad. También, con un ejemplo, explicará el uso del ratón y el teclado para mover objetos, aumentar o disminuir su tamaño y rotarlos. (25 minutos).
Posteriormente, dar tiempo a los estudiantes para que se familiaricen con el constructor de moléculas y resolver las dudas que se puedan presentar. (20 minutos).
Pedir a los alumnos que en una sola hoja dibujen las estructuras de los alcanos de uno a diez átomos de carbonos, roten las moléculas, observen su geometría espacial y la forma en la que se enlazan los átomos de carbono entre sí y con los átomos de hidrógeno, cuenten el número de carbonos e hidrógenos en cada molécula y deduzcan la fórmula general de los alcanos.
Asignar por filas la construcción de las diferentes formas en que se pueden acomodar los átomos de carbono para los alcanos de cuatro, cinco y seis átomos, las que tendrán que rotar para verificar que no sean las mismas. Una vez que hayan encontrado todas las variantes, contarán el número de carbonos e hidrógenos, establecerán su fórmula condensada y su propio concepto de isomería. (30 minutos).
Se le solicitará a una persona de cada fila como cierre de la actividad que nos muestre a qué resultados llegó y cómo hizo para llegar a ellos, el resto del grupo o el profesor podrán expresar sus dudas o comentarios. (25 minutos).

La asignatura de Química IV área I es una materia de carácter propedéutica y obligatoria para los alumnos que cursan el 6° año del ciclo bachillerato en el área I (Fisico Matemáticas y de las Ingenierías) de la ENP.

Este curso tiene como objetivo: desarrollar en el alumno las competencias químicas como conocimientos, habilidades y actitudes que lo capaciten para cursar los estudios de licenciatura en las Escuelas o Facultades para las cuales esta materia es propedéutica, a través de la adquisición de habilidades de pensamiento y destrezas que le permitan autonomía en el aprendizaje y aplicación de los conocimientos adquiridos en la resolución de problemas de forma ética y responsable.