Aplicación de las reacciones endotérmicas y exotérmicas

XXI CONGRESO DE INVESTIGACIÓN
Título completo:
“Aplicación de las reacciones endotérmicas y exotérmicas”
Autores:
Monroy Rivera Diana
Quiroa Revolorio Ingrid Victoria
Asesor:
Alejandro Domínguez Martínez
Escuela:
Colegio Anglo Americano Lomas
Área de participación:
Área de ciencias biológicas, químicas y de la salud en el área experimental
RESUMEN
Antecedentes:
En muchos lugares donde se sufren ligeras lesiones a veces es necesario algo frio como los
hielos para evitar la inflamación, regularmente y con el paso del tiempo y la temperatura se llega
a descongelar, presentando el problema de la disposición. Con este método se obtendría algo
frío contando con la misma eficacia que el hielo y al instante.
Apreciaremos la problemática que presenta el hidrógeno como combustible ya que se
considera que sus residuos son limpios, su manejo es muy peligroso debido a su flamabilidad
que podría causar una explosión.
Objetivos:
 Demostrar que con sustancias químicas de fácil acceso se pueden reacciones
endotérmicas y exotérmicas de utilidad práctica en la vida cotidiana.
 Demostrar la problemática que presenta el hidrógeno como combustible, ya que a pesar
de que sus residuos son inocuos, presenta problemas en su manejo.
 Aplicar un método efectivo para sustituir el hielo al presentarse alguna lesión por
torcedura, para evitar la inflamación.
Marco teórico:
Reacciones exotérmicas
Son reacciones químicas que desprenden energía. Por ejemplo, la reacción de neutralización
de ácido clorhídrico con hidróxido de sodio desprende calor, y a medida que se forman los
productos, cloruro de sodio (sal) y agua, la disolución se calienta.
Las reacciones exotérmicas se han utilizado durante miles de años, por ejemplo, en la quema
de combustibles. Cuando se quema carbón tienen lugar varias reacciones, pero el resultado
global es que los átomos de carbono del carbón se combinan con el oxígeno del aire para
formar dióxido de carbono gas, mientras que los átomos de hidrógeno reaccionan con el
oxígeno para producir vapor de agua. La redistribución de los enlaces químicos desprende gran
cantidad de energía en forma de calor, luz y sonido. Aunque para la ruptura de los enlaces
entre el carbono y el hidrógeno se requiere energía calorífica, ésta es mucho menor que la que
se desprende cuando estos dos elementos se combinan con el oxígeno. Esto hace que la
reacción global sea exotérmica.
Reacciones Endotérmicas
La reacción endotérmica es una reacción química que absorbe energía. Casi todas las
reacciones químicas implican la ruptura y formación de los enlaces que unen los átomos.
Normalmente, la ruptura de enlaces requiere un aporte de energía, mientras que la formación
de enlaces nuevos desprende energía. Si la energía desprendida en la formación de enlaces es
menor que la requerida para la ruptura, entonces se necesita un aporte energético, en general
en forma de calor, para obtener los productos.
Algunas reacciones endotérmicas necesitan más energía de la que puede obtenerse por
absorción de calor de los alrededores a temperatura ambiente. Por ejemplo, para transformar el
carbonato de calcio en óxido de calcio y dióxido de carbono es necesario calentar. Cuando en
una reacción endotérmica una sustancia absorbe calor, su entalpía aumenta (la entalpía es una
medida de la energía intercambiada entre una sustancia y su entorno).
Metodología:
La metodología de trabajo desarrollada en este proyecto de investigación consistió en siete
etapas, mismas que fueron desarrolladas en el transcurso de seis meses (noviembre a marzo
del 2011):
1. Estudio bibliográfico.
2. Definición de la problemática.
3. Planteamiento del procedimiento para realizar los experimentos.
4. Adquisición de los materiales para el desarrollo del experimento.
5. Elaboración y desarrollo de los experimentos..
6. Pruebas experimentales del funcionamiento de la reacción endotérmica aplicable en la vida
cotidiana.
Desarrollo:
Recomendaciones
Debe tenerse cuidado en el manejo de las sustancias dada su alta peligrosidad, sobre todo el
ácido clorhídrico y el hidrógeno.
Para el desarrollo del trabajo se realiza lo siguiente:
Reacción endotérmica: Obtención de Hidrógeno
1. Se miden 10 ml de ácido clorhídrico concentrado y se vierten en un matraz de bola.
2. Se corta en pedazos pequeños un trozo de aluminio del tamaño de una hoja carta y se
introducen en un globo.
3. La boca del globo se coloca en la boca del matraz sin que se caiga el papel aluminio.
4. El alumno se coloca los guantes de asbesto y sostiene la boca del matraz, endereza el
globo para que caiga el aluminio y reaccione con el H Cl desprendiendo hidrógeno.
5. Una vez que culmine la reacción, Se retira el globo cuidadosamente y se amarra.
6. Se prende una vela y con unas pinzas para matraz se acerca cuidadosamente el globo
hasta que se prenda.
Reacción endotérmica: Enfriamiento del agua.
1.- Se vierten 50 ml de agua en una bolsa de plástico y se le toma la temperatura inicial.
2.- Se pesan 5 gramos de nitrato de amonio en una balanza.
3.- Se mezcla el nitrato de amonio con el agua y se agita.
4.- Se toma la temperatura, apreciándose un descenso drástico en ella.
Resultados:
Al poner en contacto el globo con el hidrógeno este causo una explosión donde se hizo una
bola de fuego de una cantidad mayor a lo que esperábamos.
Al mezclar el agua con el nitrato amonio este bajo drásticamente de 18° C a -1° C en menos de
1 minuto.
Conclusiones:
La relación que tiene nuestro experimento con la química es que pretende demostrar que las
reacciones químicas generan o absorben energía que es aprovechable por los seres humanos
para satisfacer nuestras necesidades más ordinarias.
Para el caso de la primera reacción de tipo exotérmica se probó que para realizar una
combustión se requieren de combustible, comburente y fuente de calor en este caso nuestro
combustible seria el hidrógeno y como comburente se empleo el oxígeno del aire, nuestro
catalizador que va ser que la reacción sea mucho más rápida fue el calor.
El hidrógeno puede ser muy peligroso si no se sabe utilizar, y se tienen que tomar precauciones
en su manipulación.
Una aplicación que tiene la reacción endotérmica de disolución de nitrato de amonio en agua
es en el tratamiento de torceduras o golpes en el deporte al no contar con hielo en los sitios
aislados, se puede atender de forma inmediata a las personas lesionadas, basta con traer un
poco de nitrato de amonio en una bolsa de plástico y un poco de agua en una botella, al
requerirse un poco de frío se mezclan ambas sustancias y ¡listo!.
Bibliografía:
Libros y revistas
1.- Química, la ciencia central. Brown, Theodore; Lemay, Eugene; et al. Editorial Pearson. Pp
158-161
2.- Fundamentos de química. Hein, Morris; Arena, Susan. Editorial Thomson. PP 381-395
3.- Introducción a los principios de química. Holum R, Jhon. Editorial Limusa. Pp 191-203
Sitios de internet genéricos
4.- http://www.monografias.com
5.- http://www.wikipedia.com