Higroscopios de color Esta sencilla experiencia con tres opciones

Higroscopios de color
Esta sencilla experiencia con tres opciones permite visualizar una propiedad de ciertas
sustancias. El interés que tiene para el alumando de estos niveles es relacionar los cambios
de coloración percibidos en la tira de papel u otro objeto (pajarita, muñeco de papel etc),
con las variaciones en la humedad del aire que es un componente variable y que a su vez
depende de una serie de factores. Sin embargo, no se debe plantear la experiencia como
mera percepción del cambio en la coloración.
La contribución de la experiencia al desarrollo del pensamiento causal del alumando exige
el establecimiento de una clara relación causa-efecto. No obstante, este tipo de cambios
llamativos se deben aprovechar para estimular la curiosidad hacia el estudio y
profundización en la interpretación de los fenómenos: ¿por qué pasa esto?.
Procedimiento experimental
Es preferible que estas actividades se realicen en el laboratorio, para trabajar
procedimientos experimentales en grupos de dos/tres personas. La preparación de
disoluciones con distintas sales de concentración determinada es una tarea en la que se
implican procedimientos y contenidos conceptuales, muy interesantes por su utilidad
posterior. Cada grupo puede ocuparse de una de las tres opciones experimentales e
intercambiar las experiencias.
En la opción a) y en la c) se utilizan respectivamente gelatina y goma acacia que actuan
como sustancias fijadoras del color en toda la superficie. El papel deberá estar muy
empapado con la disolución correspondiente, se observará que los cambios de color
empiezan por los bordes, extendiéndose hacia el interior. Si se quiere percibir de manera
rápida el cambio de coloración en epoca invernal se utiliza un secador o un radiador.
Otra opción es mostrar mediante imágenes de una presentación en PowerPoint el desarrollo
de la experiencia, correspondiendo entonces a los grupos analizar los resultados, discutir
las variaciones en las tres actividades y destacar los aspectos comunes.
Otros conocimientos
Si se dan las circunstancias que permiten ampliar y profundizar a partir de esta
experiencia, se sugiere analizar el fundamento de otros higrómetros como los que aparecen
en las imágenes.
Un aparato habitual en muchas viviendas de hoy que incluye el higrómetro
Aparato para la toma de datos en investigaciones sencillas
Higrómetro doméstico "El fraile señala las condiciones atmosféricas locales"
La gallina cambia de color, experiencia con niños y niñas pequeños ¿la ciencia como
magia?
Introducción
La humedad del aire se mide con el higrómetro, que establece el contenido en vapor de
agua. Si marca el 100% de humedad relativa el aire ha llegado al máximo nivel de
saturación; más del 50% de humedad relativa se considera el aire húmedo y menos del
50% se considera aire seco.
Ciertas sustancias cambian de color con la humedad. Como ejemplo: el cloruro de cobalto y
el cloruro de cobre que se usan frecuentemente en los laboratorios de química.
El cloruro de cobalto (II) se presenta en forma de cristales de color azul fuerte o intenso
cuando está bien seco (CoCl2) y cristales de color rosa o rojo rubi cuando está humedo
(CoCl2.6H2O).
La mayoría de las sales de Co (II) que cristalizan como hidratos de las disoluciones acuosas
son de color rosa o rojo. Ejemplo de ellas es el CoCl2.6H2O que en solución contiene el
catión [Co(H2O)6]2+de color rosa y en presencia de Cl- se forma el anión [CoCl4 ]2-(azul) +
6 H2O.
El cloruro de cobre (II), CuCl2, tiene una apariencia de un polvo amarillo-pardusco,
higroscópico. El compuesto CuCl2.2H2O son cristales verdes delicuescentes, solubles en
agua y alcohol.
Las sales de Cu(II) son blanco-amarillentas al estado anhidro. En solución está presente el
catión [Cu(H2O)6]2+ que da un color azul verdoso, en presencia de exceso de Cl- se forma
el [CuCl4]2- (amarillo) + 6 H2O.
Vamos a fijarnos en esta propiedad para construir un higroscopio de color, esto es, un
aparato que indica si el aire está húmedo o seco según las variaciones del color.
Glosario
Delicuescente: que tienen tendencia a absorber el vapor de agua atmosférico y volverse
líquido. El término se refiere específicamente a las sales químicas hidrosolubles en forma de
polvo, que se disuelven en el agua absorbida del aire.
Higroscópico: sustancia que tiene la propiedad de absorber la humedad del aire.
Humedad: Agua de que está impregnado un cuerpo o que, vaporizada, se mezcla con el
aire.
Humedad relativa del aire: la relación (procentaje) entre la cantidad real de vapor de
agua en un volumen dado de aire a una temperatura determinada y la cantidad máxima de
vapor de agua que habría si el aire estuviera saturado de vapor de agua a aquella
temperatura.
Objetivos
Preparar disoluciones con las concentraciones indicadas.
Observar los cambios producidos e interpretar las causas.
Relacionar el código de colores utilizado con una escala cualitativa.
Asociar la experiencia con el fundamento de otros higrometros.
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Materiales y alternativas
Experiencia a)
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Una flor o figura, hecha de papel de filtro o tela.
1 parte de cloruro de cobre (II).
10 partes de gelatina.
100 partes de agua .
Experiencia b)
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Una flor o figura, hecha de papel de filtro o tela.
2 g de cloruro de cobalto (II).
1 g de cloruro de sodio.
100 ml de agua destilada.
Experiencia c)
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Una tira de papel secante.
30 g de cloruro de cobalto (II).
15 g de cloruro de sodio.
4,5 g de cloruro de calcio.
8 g de goma acacia.
90 g de agua destilada.
Procedimiento
a)Se impregna el papel de filtro o la tela con la solución que resulta de mezclar el cloruro de
cobre, la gelatina y el agua destilada. Se deja secar.
En tiempo seco el color es amarillo y en tiempo humedo el color es azul.
b)Se impregna el papel de filtro en una disolución que contenga 2 g de cloruro de cobalto (II), 1 g
de cloruro de sodio y 100 ml de agua destilada. Después se deja secar el papel.
En los días húmedos el papel tendrá color rosa y en los secos color azul.
c)Se satura la tira de papel secante con la disolución que resulta al mezclar el cloruro de cobalto,
el de sodio, el de calcio y la goma acacia en el agua.
La cantidad de agua contenida en la atmósfera (humedad) queda indicada, de un modo
aproximado, por los cambios de color del papel.
Rojo rosáceo, indica lluvia; rojo bajo, muy húmedo; rojo azulado, húmedo. Azul claro, casi seco y
azul, muy seco.
Cambio de color producido por el cloruro de cobalto(II)
CoCl2
CoCl2.6H2O
CuCl2.
CuCl2.2H2O
Resultados
Una vez realizada la experiencia se plantean las siguientes preguntas para el grupo:
¿Por qué se añade gelatina en la experiencia a? / ¿Por qué se añade goma de acacia en la
experiencia c?
En las tres experiencias las disoluciones con las que se empapa el papel de filtro, la tela o
la tira de papel secante, son diferentes ¿cómo lo explicas?
Anota los cambios cualitativos que se observan y que dan lugar a la denominación de
Higroscopios a diferencia del término Higrómetro.
Los cambios de coloración según que el tiempo sea más seco, seco, húmedo o muy
húmedo se pueden apreciar en las tres opciones pero existen diferencias entre ellas.
Explícalo.
Escribe las fórmulas de los compuestos que intervienen en las sucesivas disoluciones e
informate de sus propiedades.
Tras la respuesta a las preguntas hacer un breve informe con los resultados y sus
explicaciones.
Preguntas para la autoevaluación
Respecto a las disoluciones:
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A la hora de preparar una disolución es necesario conocer la proporción de los
componentes que se requiere ¿qué datos necesitas para ello?
En las operaciones que habeis hecho en el laboratorio ¿qué normas de trabajo habeis
seguido?
¿Qué diferencias hay entre las tres disoluciones?
Para esta experiencia ¿es válida cualquiera de las tres opciones?
Respecto a la construcción del higroscopio:
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El fundamento de esta actividad ¿es igual a la del "fraile" que aparece en la figura?
Explica las diferencias.
El higroscopio que habeis construido ¿sirve para dar una medida de una variable
atmosférica?
El fundamento de esta actividad ¿es igual o diferente de los higrómetros que tu
conoces? Observa algunas imágenes (enlazar con las de arriba, con las dos debajo
del fraile).
Respecto al trabajo experimental:
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¿Te resulta interesante el desarrollo de esta actividad en el laboratorio? ¿o más bien
es un manera de ocupar el tiempo de clase?
¿Qué ventajas le ves al trabajo en grupo en este caso?
¿Entiendes mejor algunos conceptos como disolución, iones, tras hacer y
comprender esta actividad?