Durante los meses de enero y febrero de 2025, los alumnos de la asignatura optativa de Química de 2º de Bachillerato llevaron a cabo un proyecto de investigación dedicado al estudio del equilibrio químico y la catálisis. De los cinco estudiantes matriculados, participaron cuatro: Kasandra G. B., Aya R. E., Valeria R. G. y Mirella S. G. El profesor responsable, Antonio José Acero Carretero, actuó como guía y mentor en todas las fases del proyecto.
El propósito principal fue consolidar la comprensión de dos procesos fundamentales en química, el equilibrio y la catálisis, mediante prácticas experimentales guiadas y trabajo autónomo del alumnado. Entre los objetivos específicos se incluía la observación de equilibrios dinámicos, el estudio de los factores que los modifican (como la temperatura o la presión), y la comparación de la eficacia de catalizadores inorgánicos y biológicos. La actividad también fomentó el desarrollo de habilidades científicas, como el análisis de datos, la formulación de conclusiones y el trabajo en equipo.
Para ello, se emplearon recursos tecnológicos como ordenadores, móviles y cronómetros, así como una amplia variedad de reactivos y materiales de laboratorio.
A continuación se muestra el informe completo de la actividad en el que se describe con todo detalle la misma (para verlo, haga clic en la imagen):
Primera parte: equilibrio químico
La actividad comenzó con una demostración por parte del profesor sobre el equilibrio de dimerización del dióxido de nitrógeno (NO2) a tetróxido de dinitrógeno (N2O4). En ella se mostró cómo la temperatura influye en el desplazamiento del equilibrio, visualizado por el cambio de color del gas: marrón pardo a temperaturas altas (más NO2) e incoloro a temperaturas bajas (más N2O4), en línea con el principio de Le Chatelier.
Posteriormente, las alumnas realizaron una investigación sobre el equilibrio del dióxido de carbono (CO2) en agua. Utilizando agua carbónica comercial, una jeringa modificada y un indicador ácido-base (rojo de metilo), observaron cómo la extracción progresiva del gas provocaba un aumento del pH de la disolución, acompañado de un cambio de color de rojo a amarillo. Esta evolución se explicó por la disminución de la concentración de CO2 disuelto, lo que alteraba los equilibrios consecutivos implicados (H2CO3, HCO3–, CO32–).
Por ejemplo, al aumentar el volumen de la jeringa, se reducía la presión del CO2(g), desplazando el equilibrio hacia los reactivos (menos CO2 disuelto), y esto se traducía en un color más anaranjado o amarillento. Este experimento permitió ilustrar de forma clara cómo variaciones en la presión afectan a equilibrios en disolución.
Segunda parte: catálisis química
El segundo bloque se centró en la catálisis. El profesor realizó una demostración de la descomposición de acetona catalizada por un hilo de cobre caliente. La reacción, de carácter exotérmico, mantenía incandescente el cobre, evidenciando su papel como catalizador sin consumirse en el proceso.
Por su parte, las alumnas desarrollaron un experimento de descomposición del peróxido de hidrógeno (H2O2) en presencia de distintos catalizadores. Se analizaron tanto sustancias inorgánicas (KI, MnO2, FeCl3, CuO) como biológicas (patata, hígado, levadura), evaluando su eficacia en función del tiempo necesario para generar una cierta cantidad de espuma (producto de la liberación de oxígeno atrapado por detergente).
Los resultados mostraron claras diferencias: el yoduro de potasio fue el catalizador más eficaz, con una reacción casi instantánea (1 segundo), mientras que otros como el CuO o la patata no generaron resultados apreciables en tiempos cortos. Las catalasas presentes en las levaduras y el hígado demostraron una eficacia intermedia.
Además, se realizaron pruebas para comprobar el efecto de la concentración del catalizador, la superficie de contacto y la temperatura. Por ejemplo, al triturar el hígado o aumentar su cantidad, la velocidad de reacción se incrementó notablemente. Sin embargo, al cocinar el hígado, se desnaturalizaron sus enzimas, lo que anuló su acción catalítica.
Conclusiones
Este proyecto ha permitido a las alumnas comprender de manera experimental los fundamentos del equilibrio químico y de la catálisis, reforzando conceptos clave a través de experiencias directas. Se logró visualizar cómo influyen la temperatura, la presión y otros factores sobre los equilibrios químicos, y cómo distintos catalizadores afectan a la velocidad de las reacciones.
Además de los aprendizajes científicos, la actividad favoreció el desarrollo de competencias transversales como la búsqueda de información, el trabajo cooperativo, la observación rigurosa y la comunicación de resultados. Todo ello ha contribuido a una experiencia educativa enriquecedora y estimulante para el alumnado implicado.
