Neutralizar ácidos y bases

Materiales para la demostración

• 4 vasos de plástico transparente
• Cilindro graduado
• Indicador universal
• Agua
• Carbonato de sodio
• Ácido cítrico
• Palillos de dientes planos
• 2 goteros
• Cinta de enmascarar y bolígrafo o marcador permanente

Preparación del maestro
Haz una solución indicadora para los grupos de alumnos

• Prepara una solución indicadora universal diluida para esta demostración y para cada grupo de alumnos combinando 125 ml de agua con 5 ml de solución indicadora universal.
• Vierte unos 15 ml de esta solución indicadora universal diluida en un vaso limpio para cada grupo de alumnos.

Nota: Es probable que el agua corriente de tu zona sea apropiada para la demostración y las actividades de esta lección. Si la solución indicadora que generas no es verde, significa que el agua es ácida o básica. Si esto sucede, utiliza agua destilada, que se vende en supermercados y farmacias.

Nota: En las actividades “Involúcrate” y “Ampliar”, los alumnos llenarán 6 pocillos con solución indicadora universal. Verifica que 15 ml de solución sean suficientes. Necesitarás unos 25 ml de solución indicadora para la demostración. Si 125 ml de solución no son suficientes, prepara más utilizando las mismas proporciones.

Preparación para la demostración

• Divide la solución indicadora restante en dos vasos de plástico transparente para usarlas en la demostración.
• Usa cinta de enmascarar y un bolígrafo para etiquetar dos vasos vacíos con el nombre “ácido cítrico” y “carbonato de sodio”.
• Usa el cilindro graduado para añadir 5 ml de agua a cada vaso etiquetado.
• Usa un palillo de dientes plano para recoger tanto ácido cítrico como puedas en el extremo del palillo de dientes, como se muestra. Añade este ácido cítrico al agua del vaso con ácido cítrico. Agita suavemente hasta que el ácido cítrico se disuelva.
• Usa un palillo de dientes plano para recoger tanto carbonato de sodio como puedas en el extremo del palillo de dientes. Añade este carbonato de sodio al agua en el vaso de carbonato de sodio. Agita suavemente hasta que el carbonato de sodio se disuelva.

Procedimiento

1. Levanta los dos vasos de solución indicadora universal, que son de color verde.
2. Muestra también a los alumnos que tienes una solución de ácido cítrico y una solución de carbonato de sodio.

Pregunta a los alumnos:

• ¿A qué color cambiará la solución indicadora verde si añado unas gotas de solución de ácido cítrico?
  La solución indicadora cambiará de color y se tornará rojo.

Procedimiento

3. Añade de 3 a 5 gotas de solución de ácido cítrico a uno de los vasos.

Resultados esperados
El color de la solución debe cambiar de verde a rojizo.

Pregunta a los alumnos:

• ¿Qué creen que podrían añadir al indicador rojizo para que sea menos ácido y vuelva al color verde?
  Los alumnos deben sugerir añadir carbonato de sodio (una base) a la solución ácida (roja).

Explica que los ácidos y las bases son como opuestos químicos. Diles a los alumnos que realizarán un experimento para averiguar cuántas gotas de una solución básica se necesitan para que una solución ácida pase a la mitad de la escala de pH. Esto se denomina neutralización del ácido.

Entrega a cada alumno una hoja de actividades.

• Lección  6.9 Hoja de actividades PDF | DOCX | Google Doc
• Lección  6.9 Respuestas de la hoja de actividades PDF | DOCX | Google Doc

Descarga la hoja de actividades y distribuya una por alumno.

Ver todas las descargas

Descarga la hoja de actividades del alumno y distribuye una por alumno cuando se especifique en la actividad. La hoja de actividades servirá como el componente de evaluación de cada plan de lección 5-E.

Los alumnos registrarán sus observaciones y responderán preguntas sobre la actividad en la hoja de actividades. Las secciones Explícalo con átomos y moléculas y Aprende más de la hoja de actividades se completarán en conjunto con la clase, en grupos o individualmente, según tus instrucciones. Para encontrar las respuestas a la hoja de actividades, ve al área de descargas de la versión en línea de esta lección.

Preparación del maestro
Los alumnos necesitarán pequeñas cantidades de carbonato de sodio y de ácido cítrico para la actividad.

• Etiqueta dos vasos de plástico pequeños con los nombres “solución de ácido cítrico” y “solución de carbonato de sodio” para cada grupo.
• Coloca aproximadamente 1⁄4 de cucharadita de ácido cítrico y de carbonato de sodio en los vasos etiquetados.
  
• Distribuye los vasos con solución indicadora universal a cada grupo de alumnos.
  

Materiales para cada grupo

• Carbonato de sodio en un vaso
• Ácido cítrico en un vaso
• Indicador universal en un vaso
• Agua
• 3 vasos de plástico transparente
• Cilindro graduado
• Palillos de dientes planos
• 2 goteros
• Platina
• Cinta de enmascarar y bolígrafo o marcador permanente

Pregunta para investigar
¿Cuántas gotas de solución de carbonato de sodio se necesitarán para neutralizar la solución de ácido cítrico?

Materiales para cada grupo

• Solución indicadora universal
• Solución de ácido cítrico
• Solución de carbonato de sodio
• Al menos 6 palillos de dientes planos
• Platina
• 3 goteros

Procedimiento

1. Usa un gotero para llenar casi por completo 2 pocillos pequeños de la platina con la solución indicadora universal. No añadas nada más al primer pocillo. Este será el control.
2. Añade 3 gotas de solución de ácido cítrico al indicador en uno de los pocillos. Utiliza un palillo de dientes limpio para mezclar la solución. Si no está rojiza, añade más gotas, pero asegúrate de contar la cantidad total de gotas que añadas.

Pregunta a los alumnos:

• ¿Qué podrían añadir para que la solución indicadora sea menos ácida?
  Añadir una base, como la solución de carbonato de sodio, hará que la solución sea menos ácida.
• ¿Deben añadir una gota de solución de carbonato de sodio por vez o algunas gotas todas juntas?
  Deben añadir una gota por vez para controlar mejor cuántas gotas más de la solución de carbonato de sodio deben añadirse.
• ¿Cómo sabrán cuándo se neutraliza la solución?
  El color de la solución será similar al color del control. Diles a los alumnos que si la solución se vuelve azul, ha pasado de ser un ácido, luego a neutro y ahora es una base. Si esto sucede, intenta añadir una o más gotas de ácido cítrico hasta que el color sea casi neutro. Asegúrate de llevar un registro de la cantidad total de gotas de ácido y base que se añaden.

Nota: La solución puede acercarse al color verde del control, pero probablemente no sea exacta. Esto se debe a que las soluciones de ácido cítrico y de carbonato de sodio no son exactamente iguales en cuanto a su forma de actuar como ácido y base. Además, para ser muy exactos, los alumnos tendrían que poder utilizar medias gotas o incluso cuartos de gota, algo que no es posible con los goteros que utilizan los alumnos. Mientras los alumnos vean una tendencia hacia el color verde del control, será suficiente.

• ¿Cuántas gotas de carbonato de sodio se necesitaron para llevar el color al color del control?
  Los resultados variarán, pero se necesitarán menos gotas de carbonato de sodio que gotas de ácido cítrico para neutralizar la solución.
• ¿La solución se vuelve más ácida o menos ácida a medida que se añade cada gota de carbonato de sodio al indicador?
  La solución se vuelve menos ácida.
• ¿Cómo utilizas el color del control para ayudarte a neutralizar un ácido?
  Cuando el color de la solución indicadora universal se vuelve casi verde, la solución ácida se ha neutralizado.

Proyecta la animación Neutralizar una solución ácida.

Explica a los alumnos que añadir gotas de ácido cítrico a la solución indicadora aumentó la concentración de iones H₃O⁺. Cuando añades una base a esta solución ácida, la base acepta protones de las moléculas de agua que crean iones OH⁻. Los iones H₃O⁺ y las moléculas del indicador donan protones a los iones OH⁻. Cuando se añade suficiente base como para que la concentración de iones H₃O⁺ y OH⁻ sea igual, la solución se neutraliza.

Pregunta para investigar
¿Cuántas gotas más de solución de carbonato de sodio se necesitarán para neutralizar una solución de ácido cítrico más concentrada?

Materiales para cada grupo

• Ácido cítrico
• Solución de ácido cítrico
• Solución de carbonato de sodio
• Solución indicadora universal
• 2 palillos de dientes planos
• 3 goteros
• Platina

Pregunta a los alumnos:

• ¿Creen que se necesitará más, menos o la misma cantidad de solución de carbonato de sodio para neutralizar esta solución de ácido cítrico más concentrada?
  Se necesitarán más gotas de la base para neutralizar la solución de ácido cítrico más concentrada.
• Pensando en la animación, ¿por qué necesitarán más gotas de solución de carbonato de sodio?
  Dado que la solución es más ácida, hay más iones H₃O⁺. Por lo tanto, se necesitan más moléculas de la base para aceptar los protones adicionales y moverse hacia una posición neutra.

Materiales para cada grupo

• Solución indicadora universal
• Solución de ácido cítrico
• Solución A
• Solución B
• Al menos 6 palillos de dientes
• Platina
• 3 goteros

Preparación del maestro

• Haz dos soluciones misteriosas utilizando cantidades diferentes de carbonato de sodio.
• Etiqueta dos vasos con el nombre “solución A” y “solución B” para cada grupo.
• Haz un conjunto de soluciones A y B para la clase.
• Solución A: 50 ml de agua y 5 cucharaditas de carbonato de sodio tomadas con un palillo de dientes
• Solución B: 50 ml de agua y 10 cucharaditas de carbonato de sodio tomadas con un palillo de dientes
• Coloca unos 5 ml de cada solución en los vasos etiquetados respectivos.

Pregunta a los alumnos:

• Las soluciones A y B son soluciones básicas fabricadas con carbonato de sodio y agua. Una de estas soluciones tiene más carbonato de sodio que la otra. ¿Cómo pueden averiguar qué solución está más concentrada?
  Los alumnos deben describir un procedimiento muy similar al que utilizaron para neutralizar las dos soluciones de ácido cítrico. Deben sugerir neutralizar cada solución de carbonato de sodio con gotas de ácido cítrico y contar cuántas gotas se necesitan para neutralizar cada solución. Cuando el color de la solución es cercano al color del control, la solución se neutraliza.
• ¿Cómo sabrán qué solución es la más concentrada?
  La solución que requiera la mayor cantidad de gotas de ácido cítrico para volverse neutra será la más básica.

Comenta lo que harán los alumnos:

• Para obtener los mejores resultados, pide a los alumnos que coloquen 2 gotas de solución A en un pocillo bien lleno con solución indicadora y 2 gotas de solución B en otro pocillo bien lleno con solución indicadora.
• A continuación, deben añadir gotas individuales de solución de ácido cítrico, agitar y comparar el color con el color del control.
• Los alumnos deben hacer un seguimiento de la cantidad de gotas de ácido cítrico necesarias para neutralizar cada solución.

4. Neutraliza la solución A y registra en la tabla la cantidad de gotas utilizadas.
5. Neutraliza la solución B y registra en la tabla la cantidad de gotas utilizadas.

Pregunta a los alumnos:

• ¿Qué solución es la más concentrada? ¿Cómo lo saben?
  Los alumnos deben descubrir que se necesitan más gotas de ácido cítrico para neutralizar la solución B. Por lo tanto, la solución B debe estar más concentrada que la solución A.
• Los antiácidos son medicamentos que las personas toman cuando el ácido del estómago les causa molestias. Un anuncio dice que el medicamento proporciona alivio para la indigestión ácida y la “acidez” estomacal. ¿Qué tipo de producto químico crees que contiene el medicamento?
  Las bases neutralizan los ácidos, por lo que el producto químico es probablemente una base.

Explica que Alka-Seltzer® contiene ácidos en polvo y una base. Los ácidos son ácido cítrico, que sabe un poco agrio, y ácido acetilsalicílico, que es aspirina. La base es polvo para hornear, también conocido por su nombre químico, bicarbonato de sodio.

Diles a los alumnos que observarán un comprimido de Alka-Seltzer en una solución indicadora universal. A continuación, utilizarán lo que saben sobre el indicador universal y sus cambios de color para describir si la solución es ácida o básica a medida que las sustancias del comprimido reaccionan.

Pregunta para investigar
¿Cómo cambia el pH de la solución durante una reacción química entre los ingredientes de un comprimido de Alka-Seltzer colocado en agua?

Materiales para cada grupo

• Solución indicadora universal en un vaso
• Agua
• Comprimido de Alka-Seltzer
• Cilindro graduado
• Bolsa plástica pequeña, con cierre hermético

Procedimiento

1. Añade 20 ml de solución indicadora universal a una bolsa de plástico pequeña con cierre.
2. Sella la bolsa.

Nota: Para que los alumnos no manipulen el Alka-Seltzer, que es un medicamento, debes colocar un comprimido de Alka-Seltzer en la bolsa para cada grupo.

Resultados esperados
Tan pronto como se coloque el comprimido de Alka-Seltzer en la bolsa, el color de la solución indicadora cambiará a rojo. Aparecen burbujas en la solución y la bolsa se infla. La solución también se enfría. Con el tiempo, la solución pasará a ser naranja, luego amarilla para finalmente tornarse verde.

A medida que los colores cambian y las bolsas se inflan, pregunta a los alumnos:

• ¿Qué les dicen los cambios de color sobre el pH de la solución al principio, en la mitad y al final de la reacción química?
  Inicio: la solución es ácida.
  Mitad: la solución se está volviendo menos ácida.
  Fin: la solución está neutralizada.

Los alumnos deben concluir que los ingredientes ácidos y básicos del comprimido se neutralizan entre sí.