Tensión superficial

“Fun Science”
Aprende mientras te diviertes
Dra. Edmy J. Ferrer Torres
Departamento de Ciencias y Tecnología
Inter Ponce
¿Qué es Ciencia?
La ciencia es el método que se utiliza
para examinar el universo físico.
Se utiliza para hacer y contestar
preguntas.
Cualidades de un científico
Los científicos son personas:
Inteligentes
Curiosas
Dedicadas
Aplicadas
Con deseos de hacer cosas innovadoras
 Con un niño interior fascinado con el mundo y
con deseos de explorarlo.
¿Qué es Química?
Es la ciencia que estudia la composición,
estructura y propiedades de la materia,
como los cambios que ésta experimenta
durante reacciones químicas.
Estructura atómica
 Átomo: es la unidad más
pequeña de un elemento
químico.
 Núcleo: contiene partículas
con carga positiva, los
protones, y partículas que no
poseen carga eléctrica, los
neutrones.
 Electrones: tienen carga
negativa y se encuentran en la
corteza de la parte exterior
del átomo.
Tabla Periódica
Cromatografía
Cromatografía
 Los científicos muchas veces necesitan separar
los componentes de una mezcla para poder
identificarlos.
 La cromatografía es una técnica de separación
de mezclas.
 Existen muchas variantes de esta técnica.
 Todas tienen una fase móvil que puede ser gas
y líquido que mueve a la muestra a través de
una fase estacionaria que se trata de un sólido
o un líquido atrapado en un sólido.
 Los componentes de la mezcla interaccionan en
distinta forma con la fase estacionaria y con la
fase móvil.
 De este modo, los componentes atraviesan la
fase estacionaria a distintas velocidades y se
van separando.
Materiales y Procedimiento
 Objetivo:
 Demostrar al estudiante una
separación sencilla.
 Explicar interacción de las
fases.
 Preparar una cromatografía
cualitativa
 Materiales:
 Alcohol etílico 70%
 Papel de impresora
 Gotero
 Vasos Plásticos
 Tintes vegetales (4)
 Agua
 Hilo o nylon
 Pinches de ropa
 Tijeras
 Regla
 Palitos de pinchos
 Procedimiento:
 Utilice los 4 tintes vegetales
para hacer una mezcla (2gotas
de cada color).
 Use el alcohol etílico para hacer
una mezcla al 50%.
 Corte un pedazo de papel de
aproximadamente 6” pulgadas.
 Coloque un puntazo de la mezcla
de tintes en la tira de papel
usando un palito de pinchos. (a
1cm aprox.)
 Introduzca la tira de papel en la
solución de alcohol sin que el
punto de la mezcla de tintes
toque esta solución.
 Utilice los otros materiales para
sostener el papel en la solución
sin que se caiga.
Explicación
 Los componentes de la mezcla interaccionan
en distinta manera con la fase estacionaria y
con la fase móvil logrando una separación que
puede ser relacionada a factores como
polaridad de las fases.
Ácido y Bases, pH
Ácido y Bases, pH
 Concentración de iones de hidronio (H3O+) e hidroxilo (OH-).
 Los ácidos y las bases causan variación en la concentración
de H3O+ y de OH-.
 Las concentraciones de [H+] se expresan en términos de pH ,
el cual se define como el logaritmo negativo en base 10 de
[H+], expresado como:
 Un pH igual a 7 es neutro, menor que 7 es ácido y mayor que
7 es básico a 25 ºC.
Imagen: www.virtual.unal.edu.co/.../cap01/06_13.htm
Materiales y Procedimiento
 Objetivo:
 Demostrar al estudiante lo
que es un indicador.
 Preparar una escala casera
para medir pH.
 Medir el pH de artículos
caseros.
 Materiales:
 Repollo Violeta
 Licuadora
 Cacerola
 Alcohol
 Filtro de papel (café)
 Procedimiento:
 Corte varias hojas del repollo
violeta en pedazos que pueda
acomodar en su licuadora.
 Coloque una taza de agua
caliente pero no hirviendo y
encienda la licuadora.
 Luego filtre la solución
utilizando papel de filtro.
 Espere que se enfríe.
 Si piensa guardar la solución
por varios días, utilice un poco
de alcohol (50:50) como
preservativo
Ácido y Bases, pH








Rojo intenso 2
Rojo violáceo 4
Violeta 6
Azul violáceo 7 (neutro)
Azul 7,5
Azul verdoso 9
Verde azulado 10
Verde 12
Tensión superficial
Tensión superficial
 Objetivo
Arte lácteo
Demostrar el efecto de un detergente
sobre la tensión superficial de la leche.
 Materiales




Plato
Leche
Colorante vegetal
Detergente de fregar
 Procedimiento
 Vierta un poco de leche en un plato y
añada gotas de colorante vegetal de
varios colores sobre su superficie.
 Añada una gota de detergente de
fregar en el centro del plato y
observe lo que ocurre.
Explicación
 La leche es una mezcla cuyo disolvente es el agua y
por tanto forma enlaces de hidrógeno entre las
moléculas de agua y crean una gran tensión superficial.
 Al añadir la gota de detergente se rompen los enlaces
de hidrógeno que existen entre las moléculas de agua
provocando que las moléculas restantes se asocien
entre sí y se alejen hacia la orilla de la superficie
llevándose consigo los colores.
Presión
Presión atmosférica
La
presión atmosférica es la fuerza que ejerce el peso de la
atmósfera sobre las superficies de los objetos sobre la tierra
(incluido obviamente la superficie de nuestro cuerpo).
La
presión atmosférica puede variar debido a dos factores:
 Altitud
 Temperatura
• Existe una relación directamente proporcional entre ambas,
donde a mayor temperatura mayor presión; menor temperatura
menor presión.
Demostraciones químicas
 La lata que colapsa
• Observar el efecto de la presión atmosférica sobre la
superficie de una lata.
 El agua que hierve a baja temperatura
• Observar la relación que existe entre la presión externa y el
punto de ebullición del agua.
 El marshmallow que se expande
• Observar la relación que existe entre la presión y el volumen.
Botellón en erupción
Plástico Casero
Caseína
Plástico Casero
 Caseína
 Fosfoproteína predominante en la leche. Se
encuentra en forma soluble asociada a calcio.
Representa cerca del 77% al 82% de las proteínas
de la leche.
 Polímero:
 Los polímeros son macromoléculas (generalmente
orgánicas) formadas por la unión de moléculas más
pequeñas llamadas monómeros.
Materiales y Procedimiento
 Objetivo:
 Crear un polímero.
 Darle forma.
 Materiales:
 Leche
 Vinagre
 Hornilla
 Cacerola
 Palitos de pinchos
 Papel de filtro
 Una cucharadita
 Papel toalla
 Pinches de ropa

Procedimiento:





Caliente 8 onzas de leche sin llevarla
al punto de ebullición.
Luego vierta dos cucharaditas de
vinagre y agite la solución por 1
minuto.
Filtre el precipitado utilizando papel
de filtro y agarrando este con los
piches para no perder la caseína.
Luego saque el exceso de agua con
papel toalla.
Deje secar por varios días mientras
le da la forma que desea.
Explicación
 El punto isoeléctrico (pI) de la caseína es 4.6.
A este pH, la caseína se encuentra en su punto
de menor solubilidad, debido a la reducción de
repulsiones intermoleculares, por lo que
precipita.
 La caseína se utiliza en la elaboración de
pegamentos y pinturas, cubiertas protectoras,
plásticos y el apresto de telas. También se
emplea en la elaboración de fórmulas
hospitalarias y la clarificación de vinos.
Polímero natural
• Materiales
–
–
–
–
Agua
Fécula de Maíz (“Maicena”)
Envase de fondo profundo
Agitador
• Procedimiento
– Vierta la fécula de maíz en el
recipiente a usar.
– Añada agua en porciones pequeñas
velando la consistencia de la
mezcla.
– Juegue con ella y anote sus
observaciones.
Explicación
• Almidón.
• Su estructura crea una red polimérica.
• Fluido “no-Newtoniano”.
– Su viscosidad cambia de acuerdo a la fuerza
que se le aplique.
Síntesis de Polímeros “Slime”
Pega blanca escolar
PVA (alcohol polivinilico)
Bórax
Agua
Colorante
Recipiente plásticos
Palito de madera
Bolsas plásticas con cierre
Disolviendo poliestireno
en acetona
El
poliestireno expandido
almacena burbujas de gas
en su interior, reduciendo
la densidad del material.
Al
ponerlo en acetona, se
libera el gas que contiene el
polímero en su interior y
nos da la sensación de que
el corcho blanco se disuelve
en acetona.
Plasticina
Tazas de harina
2 tazas de sal
1 litro de agua
Sobres de colorante artificial (los necesarios)
Poliacrilato de sodio – polímero
súper absorbente
Evidenciar
la efectividad del
polimero que se encuentra en
el pamper.
1. Remover la parte central del
pamper que contiene polvo y
polimero.
2. Colocarlo
en un vaso y
comenzar a añadir agua.
3. ¿Qué se forma?
4. ¿Cuánta agua puede absorber?
Densidad: Columna de Colores
Materiales
•
•
•
•
•
•
•
•
•
miel
syrup de Karo
jabón de fregar (Dawn)
agua
aceite vegetal
alcochol
aceite de lámpara
un cilindro graduado o un vaso de cristal
colorante vegetal
“Congelar agua utilizando agua”
• Materiales
–
–
–
–
–
–
Agua
Hielo
Sal de Mesa (NaCl)
Envase
Tubos de ensayo
Termómetro
• Procedimiento
–
–
–
–
Colocar hielo en el envase seleccionado.
Añadir un poco de agua al hielo y mezclar.
Añadir varias cucharadas de sal al hielo.
Colocar agua (~ 20ml) en el tubo de ensayo y
colocar dentro del otro envase.
Explicación
• Punto de congelación de
agua 0º @ 1 atm
• Si se le añade un soluto
causa una disminución en
el punto de congelación.
– El sistema necesitará más
energía
para
poder
descongelar el hielo. Lo
que haces que esté más
frío aún.
• Para descongelarse el
hielo absorbe energía de
los alrededores para
cambiar de fase.
Reacciones endo-exo-térmicas
Reacciones endo-exo-térmicas
 Reacción exotérmica:
 Reacción química que desprende calor.
 Se da principalmente en las reacciones de
oxidación.
 Cuando ésta es intensa puede dar lugar al fuego.
 La reacción contraria se denomina endotérmica.
 Reacción endotérmica:
 Reacción química que absorbe calor.
 En las reacciones endotérmicas los productos
tienen más energía que los reactivos.
Materiales y Procedimiento
 Objetivo:
 Observar una reacción
exotérmica.
 Discutir la reacción de
descomposición de
peróxido de hidrógeno.
 Discutir sobre lo que es
un catalítico.
 Materiales:
 Detergente para fregar
 Peróxido para despintar
cabello de 30% o más
 Tintura de Iodo, con al
menos 5% de ioduro de
potasio
 Vasos
 Guantes
 Florero o tubo
 Procedimiento:
 Concentre el yodo de farmacia
dejando que se evapore el
exceso de alcohol y agua que
contienen.
 Ponga 20 mL de el peróxido de
hidrógeno en un tubo de
ensayo.
 Ponga de 3-5 gotas de
detergente para fregar.
 Utilice de 1-2 mL de la
solución de yodo concentrada
para echarla rápidamente en la
solución de H2O2 y jabón.
Explicación
El peróxido de hidrógeno en presencia
de un catalítico como el ioduro de
potasio libera uno de sus oxígenos
produciendo oxígeno gaseoso y Agua.
Estos dos reactivos son de menor
energía y más estables que el primero, lo
que no deja saber que se liberó energía.