Contextualización

La estequiometría es el estudio de las relaciones cuantitativas (masa, cantidad de materia, volumen) involucradas en las reacciones químicas. Esta parte de la química es esencial y ubicua, permeando desde reacciones simples en nuestro día a día hasta procesos químicos industriales complejos.

Conceptos como la ley de la conservación de la masa y las proporciones molares son fundamentales para entender la estequiometría. La ley de la conservación de la masa nos dice que, en una reacción química cerrada, la cantidad de materia no cambia, mientras que las proporciones molares nos dan la relación entre la cantidad de reactivos y productos en una reacción química.

La estequiometría es la columna vertebral del desarrollo y análisis de muchos procesos químicos. Por ejemplo, el cálculo estequiométrico es crucial en el diseño y optimización de procesos industriales, como la producción de fertilizantes, plásticos y medicamentos. Además, la estequiometría es fundamental en el desarrollo de baterías más eficientes y en la comprensión de la química del medio ambiente, como en el estudio del equilibrio químico de los océanos y la atmósfera.

El proyecto a desarrollar desafiará a aplicar los conceptos de estequiometría de manera práctica y colaborativa. Basándose en escenarios del mundo real, deberán planificar y calcular las proporciones de reactivos y productos necesarios en una reacción química para lograr un resultado deseado.

Como base para el estudio y profundización en el tema, sugiero los siguientes recursos:

• Khan Academy - Estequiometría
• Libro "Química: la ciencia central", de Brown, LeMay, Bursten, Murphy, Woodward y Stoltzfus, capítulo 3, "Estequiometría: cálculos con fórmulas y ecuaciones químicas".
• YouTube - Profesora Martha Reis - serie de videos sobre estequiometría.

Por último, recuerden que la estequiometría no es solo un conjunto de fórmulas y cálculos, sino una herramienta que nos permite entender y cuantificar el mundo químico que nos rodea.

Actividad Práctica

Título de la Actividad: "Desafío Estequiométrico: Planificando un Cohete de Vinagre y Bicarbonato de Sodio"

Objetivo del Proyecto:

Realizar un experimento práctico para comprender y aplicar los conceptos de estequiometría. El experimento consiste en crear y lanzar un cohete de vinagre y bicarbonato de sodio, utilizando los conocimientos de estequiometría para determinar las proporciones correctas de estos reactivos para obtener la mayor propulsión posible.

Descripción Detallada del Proyecto:

Trabajando en grupos de 3 a 5 alumnos, deberán planificar, preparar y lanzar un cohete impulsado por vinagre y bicarbonato de sodio. La actividad incluirá:

• Revisión de los conceptos de estequiometría.
• Planificación del cohete, incluyendo el cálculo de las proporciones de vinagre y bicarbonato de sodio necesarios.
• Preparación del cohete.
• Lanzamiento y observación del cohete.
• Análisis de resultados y conclusiones.

Se espera que, al final del proyecto, los alumnos hayan desarrollado sus habilidades tanto técnicas (análisis estequiométrico, planificación y ejecución de experimentos, análisis e interpretación de resultados) como socioemocionales (trabajo en equipo, gestión del tiempo, resolución de problemas, pensamiento crítico).

Materiales Necesarios:

• Botella plástica pequeña y vacía (cuerpo del cohete)
• Tapón que encaje bien en el cuello de la botella
• Bicarbonato de sodio
• Vinagre
• Balanza de precisión
• Papel filtro
• Trípode o soporte para el lanzamiento del cohete
• Cinta métrica o metro
• Equipos de protección individual (gafas de seguridad, guantes)

Paso a Paso Detallado:

1. Revisen los conceptos de estequiometría y entiendan la reacción química que ocurrirá en el cohete:

   VCH3COOH (vinagre) + NaHCO3 (bicarbonato de sodio) → NaCH3COO (acetato de sodio) + H2O (agua) + CO2 (gas carbónico)

2. Utilicen la estequiometría para calcular las cantidades correctas de vinagre y bicarbonato de sodio a utilizar. Recuerden: el objetivo es maximizar la producción de gas carbónico, que es lo que hará que el cohete sea lanzado.

3. Preparen el cohete:

   • Coloquen la cantidad calculada de bicarbonato de sodio en un papel filtro y dóblenlo de modo a formar un pequeño paquete.
   • Coloquen la cantidad calculada de vinagre dentro de la botella.

4. Realicen la experiencia:

   • Encajen el papel filtro con el bicarbonato en la boca de la botella (¡no dejen caer dentro!)
   • Encajen el tapón firmemente en el cuello de la botella.
   • Agiten levemente la botella para que el bicarbonato de sodio caiga dentro y entre en contacto con el vinagre.
   • Coloquen la botella en el soporte/trípode y aléjense inmediatamente.

5. Observen y registren lo que sucede.

6. Midan la distancia alcanzada por el cohete y registren.

Cada miembro del grupo debe involucrarse de manera activa en cada paso del proyecto.

Entrega del Proyecto:

El trabajo debe ser entregado en formato de informe escrito, de acuerdo con las siguientes pautas:

1. Introducción: Contextualización del proyecto, descripción de la relevancia de la estequiometría y objetivo del trabajo. Incluir la reacción química que ocurrirá en el cohete y cómo se utilizó la estequiometría para calcular las proporciones correctas de reactivos.

2. Desarrollo: Detalles sobre la preparación y ejecución del experimento, incluyendo fotos o dibujos. Descripción detallada de la metodología (estequiometría) utilizada para calcular las proporciones de vinagre y bicarbonato de sodio. Resultados obtenidos (distancia de vuelo, proporciones utilizadas) y discusión sobre los resultados (¿qué salió bien? ¿qué salió mal? ¿por qué?).

3. Conclusión: Reflexión sobre lo aprendido con el proyecto, tanto en términos de los conceptos de química (estequiometría, reacciones químicas, proporciones) como habilidades socioemocionales (trabajo en equipo, gestión del tiempo, resolución de problemas, pensamiento crítico). Recapitulación de los puntos principales del trabajo y conclusiones extraídas sobre el proyecto.

4. Bibliografía: Citar las fuentes consultadas para la realización del proyecto.

Esperamos que el proyecto involucre a los alumnos en el aprendizaje práctico de los conceptos de estequiometría y demuestre la importancia de este tema en el mundo real.