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Serie de reactividad de los metales

Educación secundaria básicaQuímicaUn modelo de desplazamiento basado en potenciales de referencia para Mg, Zn, Fe y Cu, con productos divalentes, cantidades limitantes explícitas y una evolución ilustrativa de la reacción

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Acerca de este experimento

Sumerge un metal elegido en ácido diluido, sulfato de cobre o sulfato de zinc y comprueba una predicción sobre su reactividad. El ácido puede producir hidrógeno, mientras que una solución salina puede depositar otro metal sobre la tira. Observar el sólido restante y el depositado muestra por qué una tira que reacciona activamente no tiene por qué perder masa total de sólido.

Objetivos de aprendizaje

  • Compara la reactividad de los metales usando las diferencias entre sus potenciales estándar de reducción.
  • Distingue entre el desprendimiento de hidrógeno y la deposición por desplazamiento.
  • Aplica balances de cantidad de sustancia y de masa a la tira reactiva y a la solución.

Cómo usarlo

  1. 1Sumerja por separado magnesio, zinc, hierro y cobre en el ácido, y compare las observaciones previstas.
  2. 2Pruebe el hierro en sulfato de cobre y examine el depósito de cobre y el cambio en la masa del sólido.
  3. 3Pruebe el cobre en sulfato de zinc y explique por qué no se produce desplazamiento.
  4. 4Cambie la masa del metal y la cantidad de solución para encontrar una meseta debida al reactivo limitante; después, registre el gas o el depósito.

El modelo

Viabilidad del desplazamiento de referencia
Masa del trozo restante y de su depósito

Supuestos

  • En este modelo restringido, los metales forman iones divalentes. Los potenciales de reducción de referencia, en voltios, son Mg −2,372, Zn −0,763, Fe −0,440 y Cu +0,340; el del hidrógeno es cero.
  • Una reacción es posible cuando el potencial de celda de referencia es positivo. Se excluyen los potenciales de electrodo reales dependientes de la concentración, las películas de óxido, la pasivación y las barreras cinéticas.
  • Al metal seleccionado se le asigna una constante de progreso de primer orden. Las diferencias de velocidad son ilustrativas, no predicciones de velocidad medidas. La masa del sólido incluye tanto el metal inicial que no ha reaccionado como el metal de sustitución depositado.

Pruébalo en clase

  1. Q1¿Por qué puede aumentar la masa total de un trozo de magnesio mientras algunos átomos de magnesio lo abandonan?
  2. Q2¿Por qué un potencial de referencia estándar no es el voltaje real para cada concentración elegida?

Preguntas frecuentes

¿Toda reacción favorable debe producir burbujas?

No. En este modelo, la reducción del ácido produce hidrógeno. El desplazamiento de iones metálicos forma un depósito sólido.

¿La ausencia de cambios visibles demuestra que una reacción real es termodinámicamente imposible?

No. Las observaciones reales también dependen de las superficies y de la cinética. Este modelo utiliza una regla deliberadamente restringida basada en los potenciales estándar.