Descripción Prácticas Curso Secundaria

CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA
CIENCIA RECREATIVA PARA ENSEÑANZA SECUNDARIA
(EL HECHIZO DE LA CIENCIA EXPERIMENTAL)
LA CIENCIA FÁCIL
Mª Julia Arcos Martínez
Universidad de Burgos. 10/02/2011
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
2
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
Documentación:
Experimentos de Química Clásica, The Royal Society of Chemistry, Ted Lister
Ed. Sintesis, Madrid, 2008
Prácticas de Química basadas en procesos y productos cotidianos, Jose Antonio Pulgarín et
al.. Lozano artes gráficas, S.L.,2008
Recursos de INTERNET
http://www.jpimentel.com/ciencias_experimentales/pagwebciencias/PAGWEB/la_ciencia_a
_tu_alcance_II/fisica/Exp_fis_romper_tension_superficial.htm
http://www.google.es/search?q=como+hacer+funcionar+un+reloj+con+zumo&rls=com.mic
rosoft:es-es&ie=UTF-8&oe=UTF-8&startIndex=&startPage=1&rlz=1I7GGLL_es
http://fq-experimentos.blogspot.com/search/label/experimentos%20con%20huevo
http://www.youtube.com/watch?v=6Dc-rU6O_CY&feature=related
http://www.youtube.com/watch?v=W_UhffALE08&feature=related
http://www.scribd.com/doc/6941561/100-experimentos-sencillos-de-fisica-y-quimica
http://docs.google.com/viewer?a=v&q=cache:MEdL8U3GRLoJ:www.aeap.es/ficheros/3a5a
5eb3f6e557eb4d555802ebd1cd9d.pdf+cola+blanca+a+partir+de+caseina+de+la+leche&hl=
es&gl=es&pid=bl&srcid=ADGEESilkVXDklba-E94tGo3uoR4EvHagqQ1iC_fl5gNN841o8XJrUeZZzJa9guYxdu0qzoc0roUn7OMDdqnZ9RKGJGNC3kNSgAkPLkdPpiREp6DkR7qyLSVOMhueLIx
iEtasfoDVi&sig=AHIEtbSX6SZO0nx21V8hJCD1JXKhYjVjbQ
3
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
4
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
GOTAS A LA FUGA
Descripción
En este experimento, la tensión superficial de la leche inicialmente sostiene las gotas de
colorante.
Materiales:
• 1 vaso de leche
• Colorantes alimentarios
• Detergente líquido
Método
1.- Llenar el plato con leche y dejar asentar hasta que la superficie sea completamente lisa.
2.- Con cuidado, depositar unas gotas de colorante o unas cerillas en el agua, en forma de
estrella.
3.- Usando el cuentagotas, añadir una gota de detergente líquido a la leche en el centro del plato.
Ésta romperá la tensión, y las gotas o cerillas saldrán impulsadas hacia el borde del plato.
Teoría
Al añadir el detergente a las gotas de colorante se rompe la piel flexible de la leche en los
puntos donde cayeron las gotas de detergente.
La tensión superficial es más fuerte en los extremos del plato y atrae la leche y los colorantes
hacia fuera.
5
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
LA PIEL DEL AGUA
Descripción
Experiencias para poner en evidencia la tensión superficial
Materiales
• Agua en un vaso de vidrio
• Un gotero
• Jabón
Método
Tomar un vaso seco, llenar con agua casi hasta arriba. Con el gotero añadir tantas gotitas como
se pueda, sin que se derrame. Verás que el agua llegará más arriba del borde (aprox. 0,25
cms.) y esto se debe a la tensión del agua que mantiene las moléculas unidas. A esto le
llamamos la "piel" del agua.
Teoría
Por supuesto, el agua no tiene "piel" de verdad, pero tiene una tensión superficial, como se
observa en este experimento. Flotar diferentes objetos sobre esta piel.
6
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
PECECILLO FLOTADOR
Descripción
Un pequeño pececillo de cartón flotará en el agua. Sin embargo, se moverá al poner otro
líquido en el agua
Materiales:
• Una cartulina o cartón delgado de 6 X 12 cm.
• Lápiz y regla
• Tijeras
• Una palangana con agua
• Aceite de bisagras.
Método
Recortar una figura de pececillo con un canal central quede recto, así como el orificio central
bien definido.
Con mucho cuidado, poner el pececillo sobre el agua, de manera que quede flotando en ella.
Añadir una gota de aceite en el orificio central del pez.
Resultado:
El aceite tiende a expandirse por el agua, por lo que sale inmediatamente por el canal, y el
pececillo ¡sale disparado hacia adelante!
Teoría
Algunos objetos pueden flotar sobre el agua, a pesar de que son más densos que ella. Por
ejemplo, el acero, o nuestro pez. Al añadir el aceite, y por ser éste menos denso que el agua,
flota sobre ella, y se aplana en su superficie. Encerrado el aceite en el orificio del pececillo,
éste se escapa hacia afuera del canal, sirviendo de impulso a chorro para moverlo por el agua.
7
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
BARCO NAVEGANDO
Descripción
Un papel de aluminio puede navegar en el agua. Sin embargo, se moverá al poner otro líquido
en el agua.
Materiales:
• Una papel de aluminio
• Lápiz y regla
• Tijeras
• Una bolita de alcanfor
• Un palillo.
Método
1.- Forma una base plana con forma de flecha con el papel aluminio o el plástico, para simular
un barquito.
2.- Recorta y un triángulo de papel en color para formar la vela.
3.- Pega el palillo sobre la hoja de papel aluminio para formar el mástil.
4.- Coloca la bolita de alcanfor en la parte posterior del barquito (en la base de la flecha).
5.- Coloque el barquito sobre la superficie del agua del recipiente y observarás el movimiento
del mismo.
8
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL ACUEDUCTO
Tema
Tensión superficial, interés general.
Descripción
Valorar la tensión superficial frente a la fuerza de la gravedad.
Material y Reactivos
• 1 recipiente
• Agua
• 1 varilla larga
• Soporte y pinzas
Método
1. Dejar caer agua a través del embudo por la varilla de cristal
2. Observar cómo el agua resbala por la parte inferior de la varilla, mientras la parte
superior permanece seca, hasta alcanzar el cristalizador.
.
Teoría
La tensión superficial del agua hace que las moléculas se adhieran al vidrio, venciendo así la
fuerza de gravedad que las haría caer al suelo.
9
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
EL JABÓN TIENE PODERES MÁGICOS – MEZCLANDO ACEITE Y AGUA
Tema
Tensión superficial, interés general.
Descripción
Estudiar las propiedades surfactantes del jabón.
Material y Reactivos
• Dos vasos
• Agua
• Colorante alimentario o tinta
• Aceite
• Jabón o detergente líquidos
Método
3. Llenar los vasos con agua hasta la mitad.
4. Añadir un poco de colorante o tinte en los vasos, mezclar con la cuchara. Esperar unos
minutos hasta que el agua esté en calma.
5. Añadir una cucharada de aceite en cada uno de los vasos y observar lo que pasa.
6. Añadir 1-2 gotas de jabón en uno de los vasos, mezclar con la cuchara.
7. ¿Qué crees que pasará? Observar cuidadosamente y dibujar lo que se observa.
Teoría
El agua y el aceite normalmente no se mezclan bien. La razón es que las moléculas de agua
pueden formar puentes de hidrógeno entre sí y con moléculas hidrofílicas (“amigas del agua”),
pero no con las hidrofóbicas (“enemigas del agua”) como las del aceite. Además, el aceite es
más liviano y tiene una menor densidad, por lo que si se intenta mezclarlos, la capa de aceite
permanecerá sobre la de agua. Si se añade jabón y se remueve durante unos minutos, al aceite
y el agua pueden ser mezclados. Si se espera lo suficiente el aceite y el agua se separarán.
¿Por qué? El jabón contiene ingredientes especiales llamados surfactantes, que reducen la
tensión superficial del agua y facilitan que el aceite y el agua se mezclen. Esto convierte al
jabón en un magnífico agente limpiador: no solo las manchas solubles en agua, sino, además,
las manchas de aceite pueden disolverse en el agua.
Las moléculas surfactantes tienen dos terminaciones diferentes, como se muestra en el
diagrama (izquierda). Un extremo (la cabeza) es hidrofílica, el otro extremo (la cola) es
hidrofóbica. El jabón contiene muchas moléculas surfactantes, y cada una se engancha por un
lado al agua y por el otro al aceite, que es lo que hace que el agua y el aceite se mezclen, y
también a las manchas de aceite.
Al cabo de un rato, el aceite y el agua se separan de nuevo, porque las uniones entre las
moléculas de agua son más estables que las que se dan entre las moléculas de surfactantes y
las de aceite o agua.
10
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
BURBUJAS RESISTENTES
Descripción
Formación de burbujas con jabón
Materiales:
•
•
•
•
•
Papel
Detergente líquido
Agua destilada
Glicerina
Pajillas
Método
Tomar unos 6 vasos de agua destilada. Si no se dispone de agua destilada, colocar el agua en un
contenedor abierto durante la noche, para que pierda los gases que ha atrapado en su traslado y
potabilización. Utilizar 6 vasos de agua, por 1 de detergente y 1 de glicerina. Mezclar bien, dejar
reposar una hora.
Utilizar las manos, pajillas y otros elementos con huecos para hacer burbujas. Mojar la superficie de una
mesa y construya una ciudad de burbujas.
Mojar la pajilla totalmente con la fórmula. Observar cómo puede traspasar la burbuja sin reventarla y
soplar burbujas dentro de otras.
11
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
COLORES A LA CARTA
Descripción
Dar el color que nos apetezca a los pétalos de algunas flores
Materiales:
• Matraces erlenmeyer
• Flores (claveles y narcisos)
• Tintas de diversos colores
Método
Se preparan primero los colorantes que deseemos a partir de tintas y de sus mezclas (interesa
que las tintas utilizadas sean solubles en el agua). Se vierte cada tinte preparado en un
erlenmeyer y se introduce cada flor a colorear, cortándoles a cada una el tallo de forma oblicua
para que la absorción del líquido sea más rápida.
El resultado obtenido es...
Poco a poco los pétalos irán adoptando el color del tinte elegido.
Teoría
Lo que tiene lugar es un proceso de transporte de líquido por efecto de la capilaridad de los
vasos vegetales.
12
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
UN BILLETE DE 5 € QUE NO ARDE
Tema
Combustión, pero ésta es, esencialmente, una demostración divertida.
Descripción
Un pedazo de papel o un billete de 5 euros (o cualquier otro de curso legal) se empapa en una
mezcla de etanol y agua. El alcohol se quema pero el papel no.
Material
• Un mechero Bunsen.
• Un par de tenazas.
• Una superficie refractaria resistente al calor.
• Tres vasos de precipitados de 250 cm3.
Reactivos
Las cantidades dadas son para realizar una demostración.
• 75 cm3 de etanol.
• Unos gramos de cloruro de sodio (sal común).
Método
Prepare unos pedazos de papel del tamaño aproximado de un billete de 5 euros. Prepare tres
vasos de precipitados: uno conteniendo unos 50 cm3 de agua; el segundo conteniendo 50 cm3 de
etanol; y el tercero conteniendo una mezcla de 25 cm3 de agua mezclada con 25 cm3 de etanol y
con un poco de cloruro de sodio disuelto en la mezcla.
Empape un pedazo de papel en agua e intente encenderlo, sujetándolo con las tenazas, en la
llama amarilla del mechero Bunsen. No arderá. Empape un segundo pedazo en etanol. Éste
arderá fácilmente. El alcohol se quemará y encenderá el papel que se quemará. Empape un
tercer pedazo en la mezcla de alcohol y agua y sosténgalo en la llama del mechero Bunsen. En
este tiempo el alcohol arderá y se quemará, pero el papel no. La llama del alcohol puro es
fácilmente visible, pero la de la mezcla alcohol y agua es casi invisible. La sal se añade para dar
color a la llama y para que pueda verse. Algunos profesores pueden desear explicar esto a los
alumnos, otros prefieren no menciónalo. Por otra parte la presencia de una llama incolora puede
mostrarse encendiendo una cerilla con ella. La demostración parecerá más impresionante con
una iluminación tenue.
Teoría
El agua en la mezcla de alcohol y agua se evapora y deja la temperatura por debajo de la
temperatura de ignición del papel (aproximadamente 230 ºC. El papel estará todavía mojado con
agua después de que el alcohol se haya quemado. El cloruro de sodio da a la llama un color
anaranjado característico del sodio, que se parece a la clásica amarilla
Se pueden probar proporciones diferentes de agua y alcohol así como otros alcoholes.
13
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
HERVIR AGUA EN UN VASO DE PAPEL
Tema
Puntos de ebullición.
Descripción
Cuando el agua se calienta comienza a evaporarse rápidamente hasta llegar a un punto donde se
inicia la ebullición.
Material y Reactivos
Vasos de papel o globos de caucho
Método
Colocar el vaso de papel dentro de un aro unido a un soporte
Adicionar agua al vaso
Calentar suavemente el vaso con su contenido empleando una vela o un mechero con la llama
adecuada y teniendo la precaución de no quemarse
Continuar el calentamiento. ¿Se puede lograr que el agua hierva?
Remover la fuente de calentamiento y permitir que el agua se enfríe
La llama no debe ser muy intensa para que el calor tenga el tiempo suficiente para ser absorbido
por el sistema sin que se rebase el punto de ebullición del agua.
Teoría
El agua absorbe la energía calorífica antes que el papel, y la temperatura del vaso no aumenta
por encima de la temperatura del agua.
El agua es un líquido con una gran capacidad de absorber calor antes que ella misma se caliente,
gracias a la estructura y ordenamiento de sus moléculas. Las moléculas de agua en los estados
sólido y líquido están unidas por enlaces de hidrógeno y por ello gran cantidad de la energía
calórica se gasta en romper dichos enlaces;
¿Por qué el agua es el líquido ideal para apagar incendios?
Si se calienta agua en un vaso de vidrio, ¿por qué el vidrio se vuelve más caliente que el agua
mientras que el papel no? El agua es un buen agente extintor porque es incombustible, no puede
arder. Cuando se la acerca al fuego absorbe rápidamente el calor que éste desprende, la energía
cinética de sus moléculas aumenta y se mueven cada vez más rápido distanciándose unas de
otras, de tal manera que se transforma en un gas llamado vapor de agua: ha pasado del estado
líquido al estado gaseoso.
En este proceso absorbe gran cantidad de calor y, en consecuencia, disminuye la temperatura del
fuego, lo enfría; evitando así la reacción entre el combustible y el oxígeno.
14
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
UN HIELO QUE NO SE FUNDE EN AGUA HIRVIENDO
Tema
Cambios de estado
Descripción
Cuando el agua se calienta comienza a evaporarse rápidamente hasta llegar a un punto donde se
inicia la ebullición.
Materiales y Reactivos
1 tubo largo y grande (puede utilizarse una probeta)
1 cubo de hielo
Método
Tomar una probeta llena de agua y echar en ella un trocito de hielo. Para evitar que el hielo
flote, poner encima una bola de plomo, una pesita de cobre u otro objeto análogo, pero
procurando que el agua tenga libre acceso al hielo.
Acercar ahora la probeta a un mechero de alcohol, de tal forma, que la llama toque solamente la
parte superior del tubo. El agua no tardará en hervir y comenzará a desprender vapor. Pero, he
aquí un hecho extraño: el hielo que hay en el fondo de la probeta... ¡no se funde! Parece que
ante nuestros ojos se realiza un prodigio: ¡Un hielo que no se derrite en agua hirviendo!
Teoría
La explicación se reduce a que, en el fondo de la probeta el agua, no sólo no hierve, sino que
permanece fría.
Hierve exclusivamente el agua que está arriba. Lo que tenemos no es, pues, «hielo en agua
hirviendo», sino «hielo debajo de agua hirviendo».
El agua cuando se calienta, se dilata y se hace más ligera, por lo cual, no baja hacia el fondo,
sino que se queda en la parte superior de la probeta. Las corrientes de agua y la remoción de las
capas líquidas sólo se producen en la parte alta de la probeta, sin que sean afectadas las capas
bajas más densas. El calentamiento puede trasmitiese hacia abajo por conductividad térmica,
pero la conductividad térmica del agua es muy pequeña.
Cuando queremos calentar agua, colocamos la vasija que la contiene encima del fuego y no
junto a él. Esta manera de proceder es justa, ya que el aire calentado por las llamas se hace más
ligero y al ser desplazado hacia arriba envuelve por todos lados nuestra vasija.
Por lo tanto, para aprovechar lo mejor posible el calor de un foco cualquiera, hay que colocar
sobre las llamas el cuerpo que se calienta.
Pero, ¿qué hacer si queremos enfriar un cuerpo cualquiera con hielo? Muchos, por costumbre,
ponen el cuerpo encima del hielo; ponen, por ejemplo, la jarra de la leche sobre el hielo. Esto no
es lo más conveniente, porque el aire que hay sobre el hielo desciende al enfriarse y es
sustituido por el aire caliente que lo rodea. De aquí se puede hacer una deducción práctica: si
queremos enfriar una bebida o alimento deberemos ponerlos, no sobre el hielo, sino debajo de
él.
Si se coloca una vasija con agua sobre el hielo, se enfría únicamente la capa inferior del líquido,
ya que la parte restante estará rodeada de aire no enfriado. Por el contrario, si colocamos un
trozo de hielo encima de la tapadera de una vasija, el enfriamiento de su contenido será más
rápido. En este caso, las capas superiores de líquido enfriado, descenderán para ocupar el sitio
de las inferiores más calientes, las cuales se elevarán renovándose constantemente, hasta que se
enfríe todo el líquido. Por otra parte, el aire frío que rodea al hielo, también descenderá
envolviendo a la vasija.
15
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
FUEGOS ARTIFICIALES
Tema
Combustión, pero ésta es, esencialmente, una demostración divertida.
Descripción
Limaduras de metales provocan pequeñas explosiones
Material
• Una vela
• Un par de tenazas.
• Limaduras de hierro
Método
Si encendemos la vela y dejamos caer limaduras de hierro directamente sobre la llama vemos
unas chispas que salen de la llama en todas direcciones.
Teoría
El hierro en forma de limaduras presenta una superficie de contacto con el aire muy grande y
puede arder si suministramos el calor suficiente. La llama de la vela, por ejemplo, proporcionará
la energía inicial que desencadenará la reacción de combustión entre el hierro y el oxígeno del
aire. En la fabricación de fuegos artificiales se emplean ciertos metales que, al quemarse,
producen
chispas
de
diferentes
colores.
Al dejar caer limaduras de hierro sobre la llama de la vela el metal alcanza temperaturas muy
altas (del orden de los 1500 ºC), reacciona con el oxígeno del aire y produce la emisión de
chispas. En los fuegos artificiales se emplean metales en forma de óxidos y sales para obtener
colores muy brillantes
16
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
FUEGO VERDE
Descripción
Conseguir que un material arda... al añadirle agua
Materiales:
• Mortero y espátula
• Tapa de hojalata
• Cuentagotas
• Cinc en polvo
• Nitrato amónico
• Cloruro amónico
• Nitrato de bario
• Agua destilada
Método
En primer lugar prepararemos en el mortero –ayudándonos de la espátula- una mezcla formada
por el cinc, el cloruro y los dos nitratos. Cuando ya tengamos preparada esa mezcla, se toma una
porción de ella con la espátula y se deposita en la tapa de hojalata dándole la forma de una
pequeña montaña. A continuación –y separándonos prudentemente- se añaden unas gotas de
agua destilada, se retira el brazo y.... Una bonita –aunque inofensiva, si se utilizan pequeñas
cantidades- llamarada verde surgirá de la mezcla al explosionar ésta al contactar con el agua.
Teoría
El agua lo único que ha producido es el medio acuoso necesario para que las sustancias de la
mezcla puedan reaccionar químicamente. Lo hacen y lo hacen violentamente al tratarse de una
fuerte reacción de oxidación del cinc por parte de los nitratos de bario y amónico. Estos nitratos
se caracterizan por su facilidad para descomponerse y provocar reacciones rápidas de oxidación
Todas las precauciones son pocas cuando “jugamos” con el fuego. Es recomendable realizar la
experiencia en una campana de gases.
Una experiencia similar a ésta es la que puede hacerse con ayuda de glicerina: echando unas
gotas de este líquido en una tapa de hojalata, se producirá un fuego de color violeta tras
espolvorearlo con una pizca de permanganato potásico.
17
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
EXTINTOR CASERO
Tema
Combustión, reacciones químicas
Descripción
El CO2 que se produce en una reacción casera de bicarbonato con vinagre puede servir para
apagar una pequeña llama.
Materiales:
• Bicarbonato de sodio colocado en una servilleta de papel
• Un tapón de corcho perforado o plastilina
• Una pajilla para beber
• Una botella para agua pequeña (seca)
• Vinagre
• Un poco de hilo de coser
Método
Ponga 4 cucharaditas de bicarbonato en la servilleta, cierre y amarre con un hilo en forma de
bolsita (tiene que quedar bien sujeto). Introduzca 5 cucharadas de vinagre en la botella.
Suspenda la bolsita de bicarbonato dentro de la botella de forma que cuelgue (con una parte del
hilo fuera) y no toque el vinagre. Tome el corcho o plastilina y coloque la pajilla en la boca de
la botella.
Funcionamiento:
Agite la botella, tapando con el dedo la pajilla y sujetando la botella al mismo tiempo, para
mezclar el bicarbonato con el vinagre (sin destapar la pajilla). Quite el dedo y proyecte el gas
que sale de la botella sobre una vela encendida.
Teoría
La reacción química entre el bicarbonato (una base) y el vinagre (ácido débil) forma dióxido de
carbono que llena el recipiente y sale por la pajilla. Como es más pesado que el aire, al enfrentar
la vela encendida expulsa el oxígeno. Sin oxígeno la llama se apaga.
18
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL EFECTO DE LA PRESIÓN ATMOSFÉRICA
Tema
Combustión, reacciones químicas
Descripción
La falta de O2 provoca que la llama se apague.
Materiales:
• Una velita
• Una botella de vidrio de cuello ancho
• Un plato hondo con agua
Método
Poner suficiente agua en el plato hondo. Colocar la velita sobre el agua. Encender la velita con cuidado.
Cuando la llama se vea estable, cúbrala con la botella boca abajo.
¿Qué está pasando?
La candela seguirá encendida por unos segundos, porque tiene poca disponibilidad de oxígeno, atrapado
en el aire dentro de la botella. Ese gas es necesario para la combustión, la cual produce otros gases.
Teoría
Simultáneamente, la vela encendida calienta el gas atrapado a una temperatura cercana a los 800°C, lo
que provoca que el gas se expanda. Al apagarse la vela por falta de oxígeno, la temperatura baja
rápidamente y el volumen de gases y la presión de los mismos se reduce, esto provoca que la presión
atmosférica externa empuje el agua del plato y esta suba de nivel hasta que se igualen las presiones.
19
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
DENSIDAD DE LIMONES
Descripción
Estudiar efectos curiosos provocados por cambios en la densidad.
Materiales:
Vaso de precipitados
1 Limón
Método
Llenar el recipiente de cristal con agua.
Sumergir el limón entero en el agua. Observar que el limón flota.
Ahora, añadir el limón pelado al agua. Observar que ahora el limón se hunde.
Teoría
Sobre el limón actúan dos fuerzas, su peso (la fuerza con que lo atrae la Tierra) y el empuje (la
fuerza que hace hacia arriba el agua).
Cualquier sustancia más densa que el agua se hundirá porque el peso es mayor que el empuje.
Si el empuje es mayor que el peso, en este caso, flotará y si son iguales, queda entre dos aguas.
El empuje que sufre un cuerpo en un líquido equivalente al peso del líquido desalojado,
depende de tres factores: la densidad del líquido en que está sumergido, el volumen del cuerpo
que se encuentra sumergido y la gravedad. El limón entero flota porque en la piel tiene zonas
huecas llenas de aire. Su densidad es, pues, inferior a la del agua. Pero si eliminamos la piel, el
volumen disminuye y su densidad aumenta, por lo que el limón pelado se hunde.
20
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
LA DENSIDAD DEL HIELO
Tema
Agua, enlaces de hidrógeno y también interesante ejercicio de técnicas de observación.
Nivel de segundo ciclo de enseñanza secundaria, o alumnos de Bachillerato como trabajo de
introducción a los enlaces de hidrógeno y a la estructura del hielo.
Descripción
Los cubitos de hielo flotan en aceite de cocina, pero cuando se derriten, el agua que producen
se va al fondo.
Material
• Una probeta de 1 dm3.
Reactivos
Las cantidades dadas son para una demostración.
• Agua
• Unos cubitos de hielo. Pueden prepararse añadiéndoles un poco de colorante alimenticio
(el azul es bueno) para que el efecto se vea mejor.
• 400 cm3 de aceite vegetal puro.
Método
Preparar los cubitos de hielo con unas gotas de colorante alimenticio por cubito. Asegurar que
están completamente congelados. En ocasiones, los cubitos congelados pueden tener agua
líquida atrapada en su interior lo que afectará a su densidad.
Comprobar que los cubitos de hielo realmente flotan sobre el aceite utilizado.
Colocar unos 400 cm3 de agua y 400cm3 de aceite en una probeta. Deje que las dos capas se
separen completamente; el aceite quedará arriba. Eche un cubito de hielo en la probeta. Flotará
(exactamente) encima del aceite. Observe el cubito. Mientras se derrite, el agua que se forma
crea gotitas pegadas al cubito. Al final éstas se separan del cubito y se hunden, juntándose con
el agua de la capa de abajo. Esto ilustra la anormalmente elevada densidad del agua
comparada con la del hielo.
Se pueden realizar otras observaciones interesantes:
•
Después de que la mayoría del cubito se haya derretido el peso de las gotas de agua es
suficiente para arrastrar el cubito de hielo hacia abajo con ellas, esto es, la densidad
media del cubito y de la gota es mayor que la del aceite. A veces, mientras el cubito y
las gotas están hundiéndose, las gotas se separan del cubito retrocediendo este último
hacia la superficie.
• De vez en cuando, se desprenden pequeñas gotitas de la principal observándose el
efecto de una “cadena de perlas”.
• Las gotitas de agua pueden distribuirse durante algún tiempo en la interfaz agua-aceite
sin coalescer con el conjunto de agua.
• Cuando las gotitas de agua coloreada empiezan a coalescer con el agua, se puede ver
cómo el agua coloreada se hunde mientras se mezcla, a causa de su mayor densidad.
• Hay interesantes cambios de forma en las gotitas de agua mientras se forman, se
separan del cubito y mientras se hunden.
Teoría
La densidad del hielo es aproximadamente 0,92 g.cm-3, mientras que la del agua es
aproximadamente 1,00 g·cm-3 a 0º C. El aceite de cocina tiene una densidad comprendida entre
21
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
estos dos valores y por tanto el hielo flota en el aceite mientras que el agua se hundirá. La
mayor parte de los sólidos son más densos que los líquidos. La baja densidad del hielo se debe
a su estructura, la red tetraédrica de enlaces de hidrógeno es parecida a la del diamante.
Figuras tomadas de
22
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
DENSIDAD DE HUEVOS
Descripción
Estudiar efectos curiosos provocados por cambios en la densidad.
Materiales:
Vaso de precipitados
Huevos
Sal común
Método
1.- Preparar una disolución de sal (70 g) en agua (400 ml).
2.- Colocar el huevo en el vaso que tiene solo agua: se irá al fondo.
3.- Echar parte de la disolución preparada anteriormente en un vaso y añadir el huevo
observarás como queda flotando.
4.- En el tercer vaso poner un poco de agua y añadir el huevo que se hundirá. Añadir agua con
sal preparada, hasta conseguir que el huevo quede entre dos aguas (ni flota ni se hunde).
5.- Si se añade en este momento un poco de agua, observarás que se hunde. Si a continuación
se añade un poco del agua salada, flotará de nuevo. Si vuelves añadir agua, otra vez se
hundirá y así sucesivamente.
Teoría
El agua salada tiene diferente densidad que el agua pura por eso es más fácil la flotación en
dicho medio.
23
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
EL ARCO IRIS
Descripción
La densidad es una propiedad característica de cada sustancia y se define como la cantidad de
masa en un volumen determinado. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como
una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho
o un poco de espuma. Los objetos sólidos y líquidos menos densos que el agua flotan en ella
siempre que no se mezclen. Un líquido menos denso flotará encima de otro más denso.
Vamos a comprobar entonces que los líquidos de distintas densidades flotan uno encima de
otro formando capas que no se mezclan entre sí.
Material y Reactivos
Glicerina
Alcohol
Aceite
Miel
.
Método
1.- Empezar por el líquido más denso, la miel, vertiéndolo en el fondo del vaso.
2.- Después añadir la glicerina, dejando caer poco a poco dentro del vaso para que no se
alteren las capas.
3.- Cuando esta capa se haya aposentado, añadir con cuidado el agua y después el aceite
4.- Finalmente dejar caer poco a poco el líquido más ligero, el alcohol de 90º
5.- Dejar caer distintos objetos y ver que pasa.
Teoría
Un líquido ligero (menos denso) flotará encima de otro más pesado (más denso). No hay más
que comparar una sustancia que tenga moléculas grandes y compactas con una segunda de
moléculas pequeñas y espaciadas. La primera sustancia tendrá una masa mayor por volumen y
por eso será más densa que la segunda. Como resultado final obtenemos una serie de bandas o
capas en el vaso. Cada líquido forma una capa porque es menos denso que el líquido inferior y
más que el superior. Si ahora se introduce un pequeño objeto, como una chincheta o una
bolita, se hundirán hasta que encuentran un líquido de mayor densidad que la suya.
Densidad (kg/m3)
Alcohol 96º
Aceite
Agua
Glicerina
Miel
810
870 a 970
1000
1260
1300 - 1400
24
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL ARCO IRIS DULCE
Descripción
La densidad es una propiedad característica de cada sustancia y se define como la cantidad de
masa en un volumen determinado. En términos sencillos, un objeto pequeño y pesado, como
una piedra o un trozo de plomo, es más denso que un objeto grande y liviano, como un corcho
o un poco de espuma. Los objetos sólidos y líquidos menos densos que el agua flotan en ella
siempre que no se mezclen. Un líquido menos denso flotará encima de otro más denso.
Vamos a comprobar entonces que los líquidos de distintas densidades flotan uno encima de
otro formando capas que no se mezclan entre si.
Material y Reactivos
• 5 vasos de 250 mL.
• 1 vaso de 500 mL.
• 150 g de azúcar.
• 300 mL de agua.
• Colorantes: amarillo, azul, rojo, verde, morado.
.
Método
1º.- Colocar en fila los vasos más pequeños. Añadir una cucharada de azúcar (15 g) en el
primer vaso, 2 cucharadas (30 g) en el segundo, 3 cucharadas (45 g) en el tercero y 4
cucharadas (60 g) en el cuarto. El quinto vaso queda vacío.
2º.- Añadir 45 mL de agua en cada uno de los vasos y remover con la varilla de vidrio hasta
que todo el azúcar quede disuelto. Si ves que no se disuelve añade 15 mL más de agua en cada
uno de los vasos.
3º- Añadir 2-3 gotitas de colorante en cada uno de los vasos: rojo en el primer vaso, amarillo
en el segundo, verde en el tercero, azul en el cuarto y morado en el quinto y vuelve a remover.
4º- Hacer el arco iris en el vaso más grande. Colocar el embudo dentro del vaso de esta
manera:
5º- Verter en el vaso a través del embudo la disolución morada, luego la roja, la amarilla, la
verde y por último la azul. Si te das cuenta empezamos añadiendo la disolución con menor
contenido de azúcar y continuamos con las que tienen más contenido de azúcar.
6º-. Las disoluciones de mayor cantidad de azúcar se irán depositando en el fondo del vaso,
mientras que las que tienen menor cantidad, flotarán sobre las demás.
Teoría
Un líquido ligero (menos denso) flotará encima de otro más pesado (más denso). No hay más
que comparar una sustancia que tenga moléculas grandes y compactas con una segunda de
moléculas pequeñas y espaciadas. La primera sustancia tendrá una masa mayor por volumen y
por eso será más densa que la segunda. Como resultado final obtenemos una serie de bandas o
capas en el vaso. Cada líquido forma una capa porque es menos denso que el líquido inferior y
más que el superior. Si ahora introducimos un pequeño objeto, como una chincheta o una
bolita, se hundirá hasta que encuentran un líquido de mayor densidad que la suya.
25
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
VINO Y AGUA
Descripción
Experiencia de densidad y flujo laminar.
Reactivos
1 vaso de vino
1 vaso de agua
1 cartulina
Método
1.- Llenar un vaso con agua y otro con vino hasta el borde.
2.- Cubrir el vaso de agua con la tarjeta, invertir el mismo con cuidado y colocarlo sobre el
vaso de vino.
Retirar un poco la tarjeta de modo que pase una fina vena de vino y se produce el trasvase. Si
se retira demasiado la tarjeta el flujo se hace turbulento y se produce la mezcla.
4.- Observar lo que ocurre :Vino y agua empezando a intercambiándose
Se debe elegir vino tinto en vez de vino blanco simplemente porque así se ve mejor lo que
ocurre.
La tarjeta se debe retirar lentamente y solo un poquito porque si se retira demasiado el flujo se
hace turbulento y se produce la mezcla entre el agua y el vino.
Teoría
En el experimento intervienen dos hechos físicos, por un parte la diferencia de densidades
entre el agua y el vino, que como es sabido es esencialmente una disolución de etanol en agua,
por el principio de Arquímedes debe flotar, pero esta explicación no es suficiente puesto que
como es bien sabido el vino se mezcla fácilmente con el agua. Es preciso recurrir a otro
fenómeno este está relacionado con el flujo de los fluidos.
Cuando un flujo fluye lo puede hacer de dos maneras, en una el flujo se desliza como si se
tratara de láminas yuxtapuestas, esta especie de láminas o venas de corriente, deslizan sin
mezclarse, se dice entonces que el flujo es laminar. Sin embargo en otras circunstancias las
líneas de corriente se entremezclan, se dice que el flujo es turbulento.
Precisamente el cambio de régimen laminar a turbulento fue estudiado por el físico británico
Osborne Reynolds (1842-1912) quien observó que este paso dependía de la densidad,
viscosidad y velocidad del líquido y del diámetro del tubo por el que circulaba, estableció un
número adimensional, hoy conocido como número de Reynolds igual al producto de la
velocidad del líquido por la densidad y por el diámetro del tubo dividido por la viscosidad del
líquido.
Cuando este número tiene valores pequeños (R<2400) el régimen es laminar, cuando toma
valores grandes, entonces el régimen es turbulento.
26
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL BUZO CARTESIANO
Tema
Densidad, presión, interés general.
Descripción
Efecto de la presión sobre un cuerpo
Material y Reactivos
•
•
•
1 sobre de salsa de tomate de un restaurante
1 botella de 1 ó 2 litros de capacidad
agua
Método
1. Colocar el sobre de salsa de tomate en una taza de agua para determinar si flotar. Para
este experimento, se necesita un paquete que flote apenas.
2. Tomar un paquete que apenas flote y ponerlo en la botella de plástico (puede que tengas
que doblar el paquete para que ingrese por el pico de la botella).
3. Llenar la botella con el agua hasta el borde y enrosca firmemente la tapa.
4. Apretar los lados de la botella.
Teoría
El sobre de salsa de tomate contiene una pequeña burbuja de aire dentro de él. Cuando aprietas
el exterior de la botella, aumenta la presión en el interior de la botella. Esto comprime el aire
al interior del paquete, lo que cambia la densidad general de la bolsa. Cuando el aire se
comprime lo suficiente, la densidad de la bolsa se vuelve mayor que la densidad del agua en la
botella y el paquete se hundirá. Al soltar la presión sobre la parte exterior de la botella, el aire
en el paquete se expande, flota y regresa a la superficie.
27
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
OSCILADOR SALINO
Tema
Observar las oscilaciones periódicas debidas al flujo de la solución salina hacia el agua pura y de ésta
hacia la solución salina.
Material y Reactivos
Jeringa plástica de 60 o 100 cm3, con aguja larga
Probeta grande o un recipiente cilíndrico (sirve la sección recta de un envase de
gaseosa de 1.65 L)
Soporte metálico
Pinza para condensador, con nuez
Soluciones de cloruro de sodio, NaCl 5.5 M y 3.5 M
Descripción
Preparar 200 mL de NaCl 5.5 M (disuelve 64.0 g de sal de cocina en agua y completar hasta
un volumen de 200 mL)
Preparar 200 mL de NaCl 3.5 M (disuelve 35.5 gramos de sal de cocina en agua y completar
hasta un volumen de 200 mL)
Llena hasta el borde la probeta o el recipiente con agua
Posicionar la jeringa dentro del recipiente
Llenar rápidamente la jeringa con la solución salina 5.5 M
Repitir el procedimiento empleando la solución de NaCl 3.5 M
Teoría
Cuando una solución concentrada de cloruro de sodio dentro de una jeringa se pone en contacto
con agua pura, la solución comienza a fluir hacia el agua y después de un periodo de tiempo el
fenómeno se invierte, es decir empieza a fluir agua hacia la solución salina dentro de la jeringa.
Estos ciclos se repiten periódicamente de una manera autorregulada y rítmica.
Los sistemas oscilatorios son complejos y obedecen a situaciones alejadas del equilibrio.
Aunque en el presente experimento el sistema es muy simple y sólo consta de dos componentes,
su explicación no es tan sencilla ya que pertenece al campo de la termodinámica no lineal de los
fenómenos caóticos.
Una explicación sencilla es aquella en la que se considera que el sistema solución salina-agua
inicialmente está muy lejos del equilibrio y para llegar a él se requiere que la solución
concentrada de cloruro de sodio se mezcle íntimamente con el agua pura del recipiente. Este
proceso se lleva a efecto de una manera autónoma, autoregulada y divertida a los ojos del
experimentador, hasta que el movimiento llega a su final cuando el sistema logra su equilibrio y
cesan las oscilaciones.
28
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EXTRACCIÓN DE HIERRO EN CEREALES DE DESAYUNO
Tema
Ciencia de los alimentos, metales de la transición, interés general.
Descripción
Se usa un agitador magnético para extraer algo del hierro que se añade a los cereales del
desayuno.
Material
• Un vaso de precipitados de 1 dm3.
• Un agitador magnético y su núcleo (el ideal es uno forrado de teflón blanco).
• Pinzas.
Reactivos
• Cereales del desayuno que contienen hierro como los “Especial K”.
Método
Pese aproximadamente 50 g de cereal en un vaso de precipitados. Aplaste el cereal con un
mortero de mano y añada unos 500 cm3 de agua. Agite la mezcla con un agitador magnético
durante unos minutos. Quite el núcleo usando unas pinzas. Una pequeña pero evidente
cantidad de hierro en polvo se pegará al núcleo.
La cantidad de hierro depositada es pequeña por lo que será necesario pasar el núcleo por la
clase, por ejemplo, en un pesa sustancias de plástico.
Teoría
Los fabricantes añaden hierro a algunos cereales, y a otros productos de alimentación como la
harina, en forma de polvo finamente dividido. Éste se disolverá en un medio ácido del
estómago antes de ser absorbido por el organismo. Se añade de esta forma porque no produce
ningún sabor ni actúa químicamente con otros componentes del producto. Los paquetes
“Especial K” dan 20 mg de hierro por cada 100 g de cereal. Los productos como los
“cornflakes” (copos de maíz) que están enriquecidos a un nivel más bajo, tienen unos 6,7 mg
de hierro por cada 100 g de cereal, mientras que los cereales de desayuno no enriquecidos en
hierro tienen entre 1 – 2 mg por cada 100 g de cereal.
29
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
FABRICACIÓN DE NAILON: “EL TRUCO DE LA CUERDA DE NAILON”
Tema
Polimerización.Alumnos de Bachillerato o de segundo ciclo de enseñanza secundaria,
dependiendo de la sofisticación del tratamiento teórico.
Descripción
Se prepara una suspensión de una disolución de bicloruro de decanodioilo en ciclohexano en
una disolución acuosa de 1,6- diaminohexano. En la interfaz de ambas disoluciones se forma
nailon que puede sacarse tan rápidamente como se produce, formando un hilo largo: “la cuerda
de nailon”.
Material
• Un vaso de precipitados de 25 cm3.
• Unas pinzas.
• Un soporte con peana y abrazadera.
Reactivos
Las cantidades dadas son suficientes para una demostración.
• 2,2 g de 1,6- diaminohexano [hexametilen diamina o hexano, 1, 6 diamina,
H2N(CH2)6NH2 ].
• 1,5 g de bicloruro de decanodioilo [cloruro de sebacilo, ClOC(CH2)8COCl].
• 50 cm3 de ciclohexano.
• 50 cm3 de agua desionizada.
Método
Antes de la demostración
Preparar una disolución de 2,2 g de 1,6- diaminohexano en 50 cm3 de agua desionizada. Esta
disolución es aproximadamente 0,4 mol/dm3.
Preparar una disolución de 1,5 g de bicloruro de decanodioilo en 50 cm3 de ciclohexano. Esta
disolución es aproximadamente de 0,15 mol/dm3.
Añadir 5 cm3 de la disolución acuosa de la diamina en el vaso de precipitados de 25 cm3. Añadir
con cuidado 5 cm3 de la disolución del cloruro de ácido en ciclohexano encima de la primera
disolución para que se mezclen mínimamente. Realizar esta operación vertiendo la segunda
disolución por la pared del vaso de precipitados o a través de una varilla de vidrio. El
ciclohexano flotará en la parte superior del agua sin mezclarse. Colocar el vaso de precipitados
encima del soporte como muestra la figura. Se formará en el interfaz una película grisácea de
nailon. Coger un poco de esta interfaz de nailon con las pinzas y levántela despacio y
suavemente desde el vaso de precipitados.
Se debe formar un hilo de nailon detrás de las pinzas. Tirar de éste pasándolo por encima de una
barra colocada en el soporte que actuará como polea. Continuar tirando del hilo de nailon a una
velocidad de aproximadamente medio metro por segundo. Debe ser posible producir varios
metros. Tener cuidado, ya que el hilo formado se cubrirá con el monómero que no ha
reaccionado e incluso puede convertirse en un tubo hueco estrecho lleno con la disolución del
monómero. Llevar guantes desechables como medida de precaución.
Teoría
La reacción es una polimerización por condensación.
n H2N(CH2)6N2H + n ClOC(CH2)8COCl → H2N[(CH2)6NH CO(CH2)8] nCOCl + n HCl
30
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
El nailon formado es 6-10 llamado así por las longitudes de las cadenas carbonadas de los
monómeros. El nailon 6-6 puede hacerse utilizando bicloruro de hexanodioilo (cloruro de
adipoilo).
La diamina está presente en exceso para que reacciones con el cloruro de hidrógeno que se
produce. Un procedimiento alternativo es usar una cantidad estequiométrica de diamina disuelta
en un exceso de disolución de hidróxido de sodio.
Hay diferentes formas de enrollar convenientemente el hilo de nailon, por ejemplo, utilizando
un torno improvisado con una bobina de algodón o con un trozo corto de tubo de vidrio que
deslice sobre una varilla hecha de una grapa.
Más detalles
Esta demostración ha sido descrita de varías formas usando disolventes clorados para el cloruro
de ácido. Pero no se consideran tan seguros y se estropearían pronto. El ciclohexano es menos
denso que el agua, mientras que los disolventes clorados son más densos. Las capas están por lo
tanto invertidas comparas con las del viejo método.
El ciclohexano es preferible al hexano ya que es menos perjudicial.
El dicloruro de hexanodioilo (cloruro de adipoilo) puede ser utilizado como una alternativa al
dicloruro de decanodioilo, pero no se conserva tan bien como el primero.
El dicloruro de decanodioilo reacciona con la humedad del aire y produce ácido decanodioico
que forma nailon mucho más lentamente que el cloruro de ácido. Asegúrese de que la botella se
cierra cuidadosamente después de abierta y si puede, almacénela en un desecador. El dicloruro
está también disponible en ampollas selladas de 5 cm3. la disolución de ciclohexano formará
todavía nailon un par de días después de comenzar a hacerlo, incluso si se deja la botella
destapada. Si la disolución se guarda en una botella tapada se podrá utilizar después de dos
semanas. La disolución puede almacenarse sobre sulfato de sodio anhidro o cloruro de calcio
para mantenerla seca.
El 1,6-diaminohexano sólido puede ser difícil de sacar de la botella. La manera más sencilla de
manipularlo es calentar la botella suavemente con agua caliente hasta que se ablande a unos 42
ºC y se obtenga un líquido que podrá secarse con la ayuda de una pipeta.
31
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
FABRICACIÓN DE UN POLÍMERO
Tema
Fabricación de un polímero.
Tiempo
Aproximadamente 10 minutos.
Nivel
Cualquiera.
Material y Reactivos
•
•
•
•
Solución de alcohol vinílico al 4%
Solución de borato de sodio al 4%
Vasos de cartón y un palillo
Colorante de alimentos (color verde)
Descripción
Mezclar las dos soluciones para formar un polímero.
Añadir un colorante verde para darle la apariencia de un material baboso
Colocar 20 mL de alcohol vinílico en un vaso de cartón
Añadir 3 mL de solución de borato de sodio
Adicionar un poco de colorante
Agitar vigorosamente, en movimientos circulares, con el palillo
Cuando se haya formado el gel, retirarlo del vaso y continuar amasando con las manos
Teoría
Los polímeros son moléculas de gran tamaño que se forman cuando moléculas, pequeñas e
idénticas, se enlazan entre sí como los eslabones de una cadena.
Cuando la solución de borato de sodio, Na2B4O5(OH)4.8H2O, se añade al alcohol vinílico,
CH2CHOH, se forma un polímero. Este consta de miles de moléculas de alcohol vinílico
formando cadenas lineales conectadas entre sí por moléculas de borato de sodio:
-------CH2CHOH ------- CH2CHOH ------CH2CHOH --------|
Na2B4O5(OH)4
|
|
Na2B4O5(OH)4
|
|
Na2B4O5(OH)4
|
-------CH2CHOH ------- CH2CHOH ------CH2CHOH ---------
32
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
FABRICACIÓN DE COLA BLANCA
Tema
Ciencia de los alimentos, polímeros, interés general.
Descripción
Cola blanca el pegamento que se utiliza para pegar madera o cualquier otro elemento se puede
preparar a partir dela caseína de la leche.
Reactivos y Material
• Leche desnatada
• Vinagre
• Bicarbonato de sodio
• Vaso de 250 mL
• Agitador de vidrio
• Embudo y papel de filtro
• Probeta graduada
Método
Colocar 125 mL de leche en el vaso de 250 mL
Adicionar 25 mL de vinagre (es una solución ácida)
Calentar la mezcla suavemente y agitar constantemente hasta que se empiecen a formar
pequeños grumos. Retirar el calentamiento y continuar la agitación hasta que aparezcan más
grumos. Esperar a que los grumos se asienten. Filtrar por gravedad. Presionar suavemente el
papel de filtro para escurrir el líquido. Poner el material sólido en el vaso vacío.
Añadir 30 mL de agua y agitar. Adicionar ½ cucharadita de bicarbonato de sodio para
neutralizar el vinagre sobrante. Observar las burbujas de gas que aparecen. Si es necesario,
adiciona más bicarbonato hasta que no se formen más burbujas ¡Ahora tienes un pegamento
casero!
Teoría
La proteína de la leche se cuaja por efecto de la acidez y el calentamiento. La caseína se
presenta en forma de grumos o precipitado.
El vinagre sobrante, CH3COOH (ac), se neutraliza por acción del bicarbonato de sodio,
NaHCO3, produciendo burbujas de dióxido de carbono, CO2:
CH3COOH (ac) + NaHCO3 (ac) → CH3COONa (ac) + CO2 (g) + H2
.
Los sólidos de leche fueron separados del líquido. Éstos sólidos, las cuajadas cuando están secas
forman un plástico duro llamado caseína que también actúa como pegamento.
33
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
NUBES BLANCAS
Descripción
Provocar que en el seno del aire surjan “de la nada” unas nubes en forma de anillos
Materiales:
• Tubo ancho y hueco de vidrio
• Soportes para el tubo
• Algodones
• Disolución de ácido clorhídrico
• Disolución de amoniaco
Método
Disponer horizontalmente el tubo de vidrio. Empapar sendos algodones con cada una de las
disoluciones. Con los algodones empapados cerraremos –a modo de tapones- ambas bocas del
tubo.
Al cabo de un minuto aproximadamente observar como se forman unos anillos blancos en el
interior del tubo. Conforme pasa el tiempo, los anillos van aumentando y acaban por llenar
todo el espacio.
Teoría
Se ha producido la síntesis de cloruro amónico a partir, lógicamente, de cloruro de hidrógeno y
de amoniaco. Como la nueva sustancia es sólida a temperatura ambiente forma en primer lugar
una suspensión en el aire interno del tubo que es la que aparece en forma de nubes anulares.
Finalmente el cloruro amónico precipitará en las paredes del tubo formando una capa blanca
en el mismo.
Es una reacción llamativa, ya que sorprende tanto que de la “nada” se forme algo – ya que el
cloruro de hidrógeno y el amoniaco son gases incoloros- como que se produzca no
inmediatamente sino al cabo de un cierto tiempo, que es el que tardan ambos gases en
encontrarse. Es una reacción que conviene hacerla con los reactivos diluidos y tomando las
típicas y necesarias precauciones que exigen esos reactivos. Hay que tener mucho cuidado con
ellos, por su olor picante de uno e irritante del otro.
34
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
TURBIDEZ MISTERIOSA
Descripción
Comprobar los “mágicos” poderes del aire, que es capaz de enturbiar un incoloro y
transparente líquido para volverlo a transformar en incoloro y nítido nuevamente.
Materiales y Reactivos:
• Vasos de precipitados
• Espátula y agitador
• Varilla hueca de vidrio
• Papel de filtro
• Embudo
• Agua destilada
• Hidróxido cálcico
• Aire... de nuestros pulmones
Método
Es necesario preparar, en primer lugar, una disolución saturada de hidróxido cálcico, sustancia
poco soluble en el agua. Para ello se prepara inicialmente una disolución sobresaturada –basta
echar unas pocas porciones de hidróxido en nuestro vaso de precipitado con agua y remover- y
luego filtrarla.
Sobre esa disolución se sopla –ayudándonos de la varilla hueca- durante unos minutos....
Al inicio observaremos que la incolora disolución de hidróxido cálcico se enturbia al
someterse al burbujeo del aire. Al continuar soplando volveremos a obtener una disolución
nuevamente incolora y transparente.
Teoría
Lo que ha sucedido es una reacción entre el hidróxido cálcico disuelto y el dióxido de carbono
procedente de nuestros pulmones formándose carbonato cálcico: esta sustancia es
prácticamente insoluble en el agua y por eso precipita provocando la turbidez comentada. Si
continuamos soplando se produce la redisolución de precipitado al formarse bicarbonato
cálcico, que sí es soluble.
Es una reacción rápida y llamativa. La turbidez inicial se produce con bastante rapidez. Cuesta
más tiempo la segunda fase cuando se pretende obtener nuevamente un líquido transparente.
Otros efectos “poderosos” del aire de nuestros pulmones se pueden conseguir con ayuda de
algún indicador ácido-base en alguna disolución acuosa básica: al ir insuflando aire se
neutralizará la disolución y se acidificará, con lo que se podrá observar el cambio de color
correspondiente al indicador utilizado.
35
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
QUIMILUMINISCENCIA – OXIDACIÓN DEL LUMINOL
Tema
Cambios de energía; esta demostración enseña que la energía de una reacción química puede ser
emitida en forma de luz o de calor.
Adecuada para grupos de alumnos tanto de Bachillerato como de primeros cursos de facultades
de Ciencias como utilidad docente; cualquiera otra edad para interés general.
Descripción
Una disolución acuosa de luminol (3- aminoftalhidracida) se oxida por una reacción con una
disolución de hipoclorito de sodio (lejía comercial), emitiendo una luz azul y sin aumento de
temperatura.
Material y Reactivos
• Dos erlenmeyers de 1 dm3 con tapones.
• Un vaso de precitados de 2 dm3 .
• Un termómetro de 0 – 100 ºC.
Las cantidades dadas son válidas para realizar una demostración.
• 0,4 g de luminol (3- aminoftalihidracida).
• 4,0 g de hidróxido de sodio.
• 100 cm3 de lejía de uso doméstico (aproximadamente de 5% NaOCl)
Método
Mezcle 100 cm3 de lejía y 900 cm3 de agua en uno de los erlenmeyers y tápelo. En el otro
erlenmeyer coloque 0,4 g de luminol, 1 dm3 de agua y 4 g de hidróxido de sodio. Agite para
disolver los reactivos y entonces ponga el tapón. Se puede utilizar agua del grifo para preparar
disoluciones. El luminol no se disuelve completamente, formando una fina suspensión verdosa.
Baje la intensidad de luz del laboratorio y vierta las dos disoluciones en la misma proporción en
el vaso de precipitados para que se mezclen. Se verá una luz pálida al mezclarlas que persiste
durante unos pocos segundos. Anote las temperaturas de las disoluciones y de la mezcla
resultante. Ambas serán idénticas.
Cuanto más oscuro esté el laboratorio mejor resultará, siempre y cuando el profesor pueda ver
mezclar las dos disoluciones. Las lecturas de temperatura se verán mejor si se dispone de un
termómetro tipo termopar que tenga, bien un visualizador grande, o que esté conectado
mediante una interfaz a un ordenador.
Las disoluciones son estables durante más de 12 horas, así que pueden prepararse bien antes de
la demostración.
Teoría
El luminol se oxida al ion aminoftalato que se produce en un estado excitado y emite luz al
volver al estado fundamental.
36
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
Las disoluciones pueden verterse por un embudo unido a un tubo de plástico transparente que
pueda doblarse en formas diferentes. Esto puede reforzar la visibilidad de la demostración. Se
pueden comprar “palos de luz” quimiluminiscentes en tiendas de equipos para aire libre. Éstos
contienen una ampolla de vidrio que lleva una disolución dentro de un tubo de plástico que
contiene la otra disolución. La reacción empieza rompiendo la ampolla de vidrio y la luz
continúa durante algunas horas.
37
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
UNA REACCIÓN SÓLIDO – SÓLIDO
Tema
Reacciones químicas y velocidades de reacción. Teoría cinética: el movimiento de las partículas
en sólidos y líquidos.
Nivel de segundo ciclo de enseñanza secundaria.
Descripción
Se mezclan y agitan juntos nitrato de plomo sólido y yoduro de potasio sólido, formándose
yoduro de plomo amarillo.
Material
• Un pequeño tarro con tapa de rosca.
Reactivos
Las cantidades dadas son para una demostración.
• Aproximadamente 20 g de nitrato de plomo (II), Pb(NO3)2, y unos 20 g de yoduro de
potasio (KI).
Método
La demostración
Pese masas iguales de ambos compuestos. Éstas son aproximadamente las cantidades
estequiométricas. Es aconsejable entre 10 y 20 g de cada compuesto. Mezcle los sólidos en un
tarro, ponga la tapa y muévalo durante algunos segundos. Se verá el color amarillo del yoduro
de plomo.
Prepare un poco más de la mezcla y colóquela rápidamente dentro de un vaso de precipitados
que contenga un poco de agua. La reacción se producirá mucho más rápidamente.
Recomendaciones visuales
La demostración puede tener más impacto si el tarro es opaco y el producto amarillo se vierte
fuera y se muestra a la confiada audiencia. Tenga disponible un fondo blanco.
Consejos docentes
Haga notar que para que la reacción se produzca, las partículas de los reactivos deben
encontrarse. Esto es más fácil en disolución (donde las partículas son libre para moverse) que en
estado sólido.
Teoría
La reacción es:
Pb(NO3)2 (s) + 2 KI (s) → 2 KNO3 (s) + PbI2 (s)
Todos estos compuestos son blancos excepto el yoduro de plomo, que es amarillo.
Ampliaciones
El etanoato de plomo puede sustituir al nitrato de plomo, pero la reacción es mucho más lenta.
¿Hay otros ejemplos de reacciones sólido – sólido lo bastante rápidas?
38
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL BOSQUE CRISTALINO
Descripción
Construir un auténtico “bosque” formado por figuras verticales formadas por la
precipitación de sales minerales
Materiales:
• Un recipiente transparente de vidrio
• Silicato sódico (“vidrio líquido”)
• Agua
• Arena
• Sales minerales, como por ejemplo: sulfato ferroso, sulfato cúprico, cloruro de cobalto,
sulfato de níquel, nitrato cálcico, sulfato de manganeso, cloruro férrico.
Método
La primera fase es la preparación del “habitat” de nuestro bosque. Se echa arena al recipiente –
que hará el papel de suelo-, agua y vidrio líquido. Se deja reposar el tiempo suficiente para que
la arena sedimente bien y aparezca sin turbidez la mezcla formada por el silicato sódico y el
agua.
En ese momento ya se podrá esparcir –con cuidado y casi de uno en uno- los cristalitos de las
sales minerales.
El resultado obtenido es...
Al cabo de un tiempo –casi un día aproximadamente- se habrá formado una cristalización
lineal, formándose estructuras verticales simulando árboles, de silicatos de los metales que
constituían las sales añadidas. Dado los distintos coloridos de esos silicatos, la apariencia es de
un pequeño bosque de múltiples colores.
Teoría
Los silicatos metálicos son sustancias insolubles en el agua y ello provoca que al interaccionar
el anión silicato presente en el vidrio líquido con los diversos cationes metálicos de las sales,
se produzca esa precipitación que –dado el lento proceso de formación de los cristales- da
lugar a las formas verticales.
Es una experiencia sencilla. Basta con tener un poco de paciencia para, antes de añadir las
sales, conseguir que el líquido que se posa sobre la arena esté perfectamente incoloro y
transparente. No hay que extrañarse –no obstante- si, una vez formado el bosque, se va
“derrumbando” al cabo de unos días.
39
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
BOLAS SALTARINAS/MOVIMIENTO MISTERIOSO
Descripción
Contemplar el movimiento de ascenso y descenso de unas bolitas de naftalina en el
seno de un líquido.
Materiales::
• Un recipiente
• Una lija
• Naftalina
• Bicarbonato
• Vinagre
Método
En un recipiente profundo con agua se ponen unas bolas de naftalina y dos o tres cucharadas
de bicarbonato. Se añade agua hasta llenar las tres cuartas partes del recipiente y a
continuación, lentamente, se agrega vinagre. A continuación, se prepara una mezcla de agua y
vinagre. Se añaden unas cucharaditas de bicarbonato sódico, se agita la mezcla y se vierten las
bolas de naftalina. Las bolas caerán inicialmente al fondo del vaso pero al cabo de un tiempo
ascenderán a la superficie del líquido para volver a caer y así sucesivamente
Teoría
Al reaccionar el vinagre con el bicarbonato se forma dióxido de carbono gaseoso, cuyas
burbujas dan un aspecto efervescente al líquido. Esas burbujas se adhieren a la superficie de
las bolitas y –haciendo el papel de flotadores- provocan su ascenso. Cuando llegan a la
superficie, las burbujas pasan al aire y las bolitas –desprovistas ya de sus flotadores de
anhídrido carbónico- vuelven a caer hasta que nuevamente sean rodeadas por otras burbujas.
Es una visión simpática y curiosa de un movimiento aparentemente sin explicación. La
duración del proceso depende, lógicamente, de las cantidades que hayamos utilizado de los
reactivos vinagre y bicarbonato sódico.
La experiencia se puede hacer también con uvas pasas sumergidas en una bebida gaseosa
como Coca-Cola.
Alternativamente se puede generar burbujas de CO2 mezclando un ácido con carbonato.
40
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
LA MATERIA ¿DESAPARECE?
Descripción
Comprobar como al juntar dos líquidos, el volumen finalmente obtenido es inferior a la suma
de los volúmenes iniciales
Materiales:
• Dos probetas
• Agua destilada
• Etanol
Método
Verteremos una cantidad de agua en una probeta y otra cantidad igual de etanol en la otra.
Para que el resultado sea lo suficientemente cuantificable es necesario utilizar unas cantidades
de líquidos no pequeñas (por ejemplo, unos 50 ml de cada líquido). Anotaremos cada volumen
y mezclaremos ambos.
El volumen final de la mezcla es inferior a la suma de los volúmenes parciales.
Teoría
Ha tenido lugar no una pérdida de masa –comprobable ello si utilizamos la balanza- sino una
contracción de volumen. La razón de esta contracción radica en las intensas fuerzas de
cohesión existentes entre las moléculas de agua y las de etanol, que provocan un mayor
acercamiento de las mismas y, por tanto, un menor volumen a nivel macroscópico.
Es una sencilla, pero ilustrativa experiencia que apoya la Teoría de la discontinuidad de la
materia. El mismo objetivo puede conseguirse al comparar el volumen de una cierta cantidad
de agua antes y después de disolver en ella una cucharada de sal o azúcar. Si la cantidad
utilizada de agua es bastante grande en comparación a la del soluto, se observa que no hay
diferencias entre ambos volúmenes.
41
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
LOS COLORES CAMBIAN DE ROJO A AZUL
Descripción
Comprobar cómo determinadas sustancias cambian su color al elevar su temperatura.
Materiales:
Tubo de ensayo
Espátula
Mechero bunsen, butano y cerillas
Cloruro cobaltoso
Método Teoría
Introduciremos un poco de cloruro de cobalto (que es un sólido de color rosáceo- magenta) en
un tubo de ensayo y, cogiendo el tubo con una pinza de madera, aplicaremos la llama del
mechero a la parte inferior. Tendremos cuidado de mantener el tubo con cierto ángulo de
inclinación y dirigido a una zona en donde no haya ninguna persona.
Introduciremos un poco de cloruro de cobalto (que es un sólido de color rosáceo- magenta) en
un tubo de ensayo y, cogiendo el tubo con una pinza de madera, aplicaremos la llama del
mechero a la parte inferior. Tendremos cuidado de mantener el tubo con cierto ángulo de
inclinación y dirigido a una zona en donde no haya ninguna persona. Poco a poco
observaremos que las paredes internas del tubo se van empañando y que el color del sólido va
cambiando a azul.
Teoría
Lo que ha sucedido es que el cloruro de cobalto se presenta en su modalidad hidratada y al
elevar su temperatura desaparece esa agua de hidratación, quedando como sólido la sal sin
hidratar, que es de color azul. Esta particularidad no sólo la tienen las sales de este metal, sino
también de otros que, como el cobalto, pertenecen a los metales de transición y pueden
efectuar enlaces dativos con átomos (como es el caso del oxígeno del agua) que posean pares
de electrones sin compartir.
42
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
ESCRITURA “MÁGICA”
Tema
Esta demostración puede realizarse como entretenimiento o de interés general. Como tal puede
ser una excelente introducción o final para un programa de clases prácticas, si se escribe el
mensaje adecuado. Sin embargo, hay mucha química interesante en el camino, especialmente de
metales de transición.
Los alumnos de Bachillerato deben ser capaces de apreciar la química que hay detrás de las
reacciones.
Descripción
Se escriben mensajes en papel de filtro con distintas disoluciones acuosa incoloras y diluidas.
Pulverizando con otras disoluciones, se obtienen unos productos coloreados y se revelan los
mensajes en diferentes colores.
Material
• Hojas grandes de papel de filtro blanco, papel de cromatografía o papel secante.
• Pinceles pequeños, del tamaño utilizado para pintar maquetas ( pueden ser astillas de
madera si no se dispone de pinceles ) .
• Botellas con pulverizador como las que se usan para rociar las plantas. Se pueden
comprar en los centros de jardinería. Se necesita uno para cada disolución de
pulverizado, y por tanto se necesitan al menos tres para el método básico que aquí se
describe.
• Un secador de pelo ( opcional ).
Reactivos
Las cantidades dadas son suficientes para varias demostraciones.
• 5 g de hexaciano ferrato (II) de potasio trihidratado [ ferrocianuro potásico, K4Fe(CN)6
. 3H2O] .
• 5 g de sulfato de cobre (II) pentahidratado ( CuSO4 . 5H2O ) .
• 5 g de tiocianato amónico ( NH4SCN ).
• 5 g de nitrato de hierro (III) nonahidratado [ Fe(NO3)3 . 9 H2O ] .
• 5 g de nitrato de plomo (II) [ Pb(NO3)2 ].
• 5 g de yoduro potásico (KI).
• 100 cm3 de una disolución de amoníaco de aproximadamente 2 mol. L-1 [NH3 (aq)].
• Unos cm3 de disolución de fenolftaleína.
• Aproximadamente 1 dm3 de agua desionizada.
Método
Antes de la demostración
Prepare las disoluciones como sigue.
•
•
•
Fenolftaleína: disuelva 0,1 g en 60 cm3 de etanol y complete hasta 100 cm3 con agua
desionizada. Ésta es la concentración usual.
Amoníaco: aproximadamente 10 cm3 de amoníaco concentrado se completan con 100
cm3 de agua desionizada.
Todos los demás sólidos: disuelva 5 g de cada sólido en 100 cm3 de agua.
Ponga las disoluciones de nitrato de hierro (III), nitrato de plomo y amoníaco en botellas
pulverizadoras separadas. Ajuste las boquillas de las botellas para dar una fina llovizna y
43
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
pulse varias veces los sprays para asegurarse de que no salga agua de lavado cuando
pulverice con la botella.
Utilice los pinceles o las astillas de madera para escribir los mensajes indicados en el papel
de filtro usando las disoluciones de yoduro de potasio, de hexaciano ferrato (II) de potasio,
de tiocianato de amonio, fenolftaleína y sulfato de cobre. Séquelos con un secador de pelo.
Trabaje con un trozo de periódico limpio para evitar encontrar productos químicos en la
superficie de la meseta. Todas las disoluciones, una vez secas son incoloras excepto la del
sulfato de cobre que será azul muy pálido, no detectable excepto para una audiencia muy
aguda. Clave el papel en la pared donde pueda ser visto fácilmente.
Rociar el papel con la disolución de nitrato de plomo. El mensaje escrito con yoduro de
potasio se verá como yoduro de plomo amarillo brillante.
Ahora rocíe con nitrato de hierro (III). El mensaje escrito con hexaciano ferrato (II) de
potasio se volverá azul oscuro (azul de Prusia) y el mensaje escrito con tiocianato de
amonio se volverá marrón rojizo [Fe(H2O)5SCN2+].
Ahora rocíe con la disolución de amoníaco. La fenolftaleína se volverá rosácea, el sulfato de
cobre azul [Cu(NH3) 62+] y el color del tiocianato de hierro complejado desaparecerá debido
a la formación del hidróxido de hierro (III) que es mucho menos coloreado. No se debe
rociar demasiado el papel con los reactivos porque los colores se pueden correr.
44
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
LA DESCOMPOSICIÓN TÉRMICA DE NITRATOS: “ESCRITURA
MÁGICA”
Tema
Descomposición térmica de nitratos, de interés general. Primer y segundo ciclo de
enseñanza secundaria.
Descripción
Se escribe un mensaje en un papel de filtro con una disolución de nitrato de sodio y se deja
secar. Se revela con llama.
Esta demostración puede ser utilizada para introducir el triángulo de fuego: combustible,
calor y oxígeno.
Con alumnos mayores se puede utilizar para revisar las ecuaciones de descomposición de
nitratos.
Material
• Hojas de papel de filtro o papel secante, tan grandes como sea posible.
• Cerillas de madera.
• Un mechero Bunsen o un secador de pelo.
• Un pequeño pincel.
Reactivos
Las cantidades dadas son suficientes para una demostración.
• Unos 10 g de nitrato de sodio (NaNO3).
Método
Prepare una disolución saturada de nitrato de sodio añadiendo 10 g del sólido a 10 cm3 de
agua y agitando a continuación la mezcla. Utilizando un pequeño pincel (o una cerilla de
madera larga), escriba un mensaje en el papel de filtro. ¡ Use una letra junta! Seque el
mensaje utilizando un secador de pelo o calentando el papel muy por encima de la llama del
mechero Bunsen. El mensaje se hará prácticamente invisible, señale el inicio del mensaje
con una marca de un lápiz óptico.
Sujete con alfileres el papel de filtro a la vista de la audiencia. Aplique una cerilla encendida
en el comienzo del mensaje hasta que el papel tratado comience a brillar ya carbonizarse.
Quite la cerilla y mire cómo el brillo y las palabras se carbonizan a lo largo del mensaje,
dejando el papel no tratado intacto.
Teoría
Aplicando una cerilla encendida en el comienzo del mensaje hace que el papel tratado arda
sin llama que se revele el mensaje, mientras la luminosidad se propaga por el camino
solamente a través del papel tratado.
La reacción que ocurre es:
2 NaNO3 (s) → NaNO2 (s)+ O2 (g)
El oxígeno producido es suficiente para mantener el papel tratado ardiendo sin llama
mientras el papel no tratado no debe arder.
Inténtelo con otros nitratos metálicos.
¿Qué efecto debe tener la concentración de nitrato?
45
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
El nitrato de potasio funciona de forma similar al nitrato de sodio.
El nitrado de litio también funciona aunque se descompone de forma diferente debido a la
elevada densidad de carga en el ion litio.
4 LiNO3 (s) → 2 Li2O (s)+ 4 NO2 (g) + O2 (g)
El nitrato de plomo también funcionará:
2 PbNO3 (s) → 2 PbO (s)+ 4 NO2 (g) + O2 (g)
El nitrato de amonio no funciona porque no se desprende oxígeno mientras se descompone:
NO4NO3 (s) → N2O (g) + H2O(l)
Aunque el óxido de nitrógeno (I) (N2O) si se descompondrá dando oxígeno, se supone que o
bien no hay una cantidad suficiente de N2O para mantener el papel ardiendo sin llama o que
la temperatura e demasiado baja para dar lugar a la descomposición.
46
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
LOS COLORES CAMBIAN, AZÚCAR EN CARBÓN
Descripción
Convertir la agradable y blanca azúcar en una masa esponjosa de color negro que surge y se
eleva como si fuera un churro a partir del recipiente en que se produce la reacción.
Materiales:
Espátula
Agitador
Vaso de precipitados
Ácido sulfúrico concentrado
Azúcar (sacarosa)
Método
Se vierte azúcar en un vaso de precipitados (aproximadamente un cuarto de su capacidad). Se
añade ácido sulfúrico hasta formar una pasta espesa. Se revuelve bien la mezcla y... a esperar
Al cabo de un minuto aproximadamente veremos como la pasta –que poco a poco su color
cambia de blanco a amarillento- se ennegrece y adopta un aspecto esponjoso ascendiendo por
el vaso de precipitados como si fuera un auténtico churro.
Teoría
Lo que ha sucedido es una reacción de deshidratación del azúcar provocada por el ácido
sulfúrico. La sacarosa se convierte en un residuo negro de carbono, mientras que el agua se
desprende en forma de vapor provocando ese ascenso de la masa y esa textura esponjosa.
Es una reacción muy vistosa, pero con la que hay que tener muchísimo cuidado, tanto por el
manejo del ácido sulfúrico concentrado, como por el desprendimiento de gases tóxicos y,
también, por el fuerte carácter exotérmico de la reacción. Es aconsejable hacerla en la
campana de gases, guardando una prudente distancia de los gases que emana la reacción.
47
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
LOS COLORES CAMBIAN; BLANCO MÁS BLANCO, AMARILLO
Descripción
En dos morteros echaremos por separado unas porciones de yoduro de potasio y de nitrato de
plomo en cada uno. Majaremos suavemente con la mano de mortero cada sustancia. Cuando
cada sustancia ya esté finamente pulverizada las mezclaremos en el tercer mortero. Para que la
mezcla sea rápida nos podemos ayudar de la mano del tercer mortero
Conforme entran en contacto, el polvo de la mezcla se va tornando amarillo. La rapidez del
cambio de color depende si aceleramos o no la mezcla con una espátula o con la mano del
mortero. Ante nuestros ojos, la blanca mezcla inicial irá cambiando “espontáneamente” de
color hasta llegar a una tonalidad amarilla intensa.
Teoría
Lo que ha sucedido no es una simple mezcla, sino una reacción química entre las dos
sustancias de modo que se ha formado, además de nitrato potásico, una nueva sustancia, el
yoduro de plomo, de color amarillo.
Es un proceso rápido y vistoso. Se puede comprobar que se ha obtenido una sustancia con
propiedades diferentes ya que tanto el yoduro potásico como el nitrato de plomo se disuelven
fácilmente en el agua, mientras que eso no le sucede al polvo amarillo que se ha formado. Esta
reacción puede efectuarse también en medio acuoso utilizando disoluciones de los reactivos.
Estas disoluciones son incoloras y al mezclarlas aparece instantáneamente un precipitado
amarillo de yoduro de plomo.
48
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL “IMÁN” PARA MADERA
Descripción
Comprobar el efecto que produce una reacción fuertemente endotérmica.
Material
• Vaso de precipitados de 250 mL
• Varilla de vidrio
• Trozo de madera
• Termómetro
Reactivos
• Hidróxido de bario octahidratado
• Cloruro de amonio
Método
Pesar en un vaso de precipitado de 250 mL perfectamente seco, 31.5 g de hidróxido de bario
octahidratado y medir la temperatura del sólido.
Pesar en un vidrio de reloj 5.3 g de cloruro de amonio (proporciones estequíometricas).
Colocar el vaso de precipitado encima de una pequeña cantidad de agua que se ha puesto sobre
una madera o aglomerado de unos 20 x 20 cm. Mezclar los dos sólidos en el vaso de
precipitado y agitar con una varilla de vidrio hasta que se hayan mezclado íntimamente ambos
sólidos. Se forma una suspensión blanca de cloruro de bario en el agua procedente de la
reacción. La presencia de amoniaco se detecta por el olor característico o por la formación de
una nube blanca si se coloca una botella de ácido clorhídrico concentrado cerca de la boca del
vaso (se forman pequeñas partículas sólidas de cloruro de amonio). Medir la temperatura de la
suspensión comprobándose que la temperatura ha descendido por debajo de cero grados lo que
hace que la película de agua entre el vaso de precipitado y la madera se haya congelado. Si
levantamos ahora el vaso de precipitado observaremos como la madera permanece unida a la
base del vaso debido al hielo formado (“imán” de madera).
Teoría
En muchas reacciones químicas el calor es un producto más del proceso que tiene lugar,
mientras que en otras, solamente es posible que la reacción se lleve a cabo si a los reactivos se
les suministra calor. Del primer tipo de reacciones se dice que es un proceso o una reacción
exotérmica y, cuando en el transcurso de un cambio químico se absorbe calor, se dice que es
un proceso o reacción endotérmica.
Puede parecer que sólo los procesos exotérmicos podrían realizarse espontáneamente. Sin
embargo, existen reacciones endotérmicas que son espontáneas a temperatura ordinaria.
Muchos procesos físicos endotérmicos ocurren espontáneamente en la vida ordinaria, por
ejemplo, la fusión del hielo, la evaporación de un líquido, la disolución de muchas sales en
agua, …. Entonces, la espontaneidad de un proceso o bien no depende del incremento de
entalpía (∆H), o bien es función también de otra magnitud llamada entropía.
Puede afirmarse que todo sistema tiende a pasar espontáneamente a un estado de energía
mínima (o mejor de entalpía mínima) y máximo desorden o entropía máxima.
Así por ejemplo, al mezclar cantidades equimoleculares de hidróxido de bario octahidratado
con cloruro de amonio, produciendo amoniaco y cloruro de bario, tiene lugar una reacción
endotérmica, observándose un descenso de temperatura a veces incluso por debajo de -20 ºC.
49
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
DECOMPOSICIÓN DEL AGUA OXIGENADA
Descripción
Comprobar el efecto de catalizadores inorgánicos y enzimas en la velocidad de una reacción
química.
Material
• Tres probetas de 100 mL
• Varilla de vidrio
Reactivos
• Agua oxigenada comercial
• Lavavajillas
• Dióxido de manganeso ( puede ser una pila salina)
• Hígado de un animal
Método
Añadir 30 mL de agua oxigenada comercial y dos gotas de lavavajillas concentrado a las tres
probetas agitando para que se mezclen bien.
Abrir con mucha precaución una pila de petaca con un cuchillo que no vaya a ser utilizado en
alimentación, sacar un poco de la pasta negra que contiene dióxido de manganeso o,
directamente, usar dióxido de manganeso comercial.
Añadir a la primera probeta una pequeña cantidad de dióxido de manganeso. Atar con un poco
de hilo a un extremo de una varilla de vidrio una pequeña porción de hígado de cerdo o de
ternera.
Introducir en la segunda probeta una varilla de vidrio con el trozo de hígado.
Al agua oxigenada de la tercera probeta no se añade nada.
Agitar todas las probetas para que se produzca el contacto entre en catalizador y el agua
oxigenada.
Teoría
El agua oxigenada (H2O2) es una sustancia inestable, oxidante y muy tóxica. Su poder
desinfectante y decolorante se debe a que oxida componentes de los microorganismos y
colorantes. Se utiliza para desinfectar heridas o decolorar el pelo, entre otros usos, y se
descompone espontáneamente liberando oxígeno en burbujas; esta descomposición es muy
lenta a temperatura ambiente y presión ambiental. La reacción es catalizada por numerosos
compuestos inorgánicos y orgánicos, desprendiéndose oxígeno, que se pone de manifiesto por
la formación de espuma si se ha añadido detergente.
El higado contiene peroxidasas unas enzimas que catalizan esta reacción
50
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
HIELO CALIENTE
Tema
Reacciones químicas. Cambios de estado.
Descripción
El acetato de sodio o hielo caliente es un producto químico interesante que se puede
preparar con bicarbonato de sodio y vinagre.
Reactivos
• 1 litro de vinagre claro (ácido acético débil)
• 4 cucharadas de bicarbonato de sodio
Método
1.-Añadir el bicarbonato de sodio y el vinagre, poco a poco, mezclando los ingredientes en un
vaso. El bicarbonato de sodio y el vinagre reaccionan para formar un acetato de sodio y un
gas de dióxido de carbono. Si no se mezclan estos ingredientes lentamente, lo que se
obtendrá será un volcán de bicarbonato de sodio y vinagre, que se puede derramar. Así se
obtiene un acetato de sodio, pero está demasiado diluido para ser útil, por lo que hay que
eliminar la mayor parte del agua de la mezcla.
2.- Hervir la solución para concentrar el acetato de sodio. Seguir calentando la solución hasta
que se forme una capa delgada de cristal, o se forme una película en la superficie. Este
proceso toma aproximadamente una hora. Si se nota una descoloración, está bien.
3.- Pasar la solución a otro contenedor y cubrirla con plástico. La solución no debe tener
ningún cristal. Si hay algunos cristales, mezclar un poco de agua o vinagre con la solución,
lo suficiente para disolver los cristales.
4.-Poner la mezcla en el refrigerador para que se enfríe. Después se verá cómo se cristaliza
con sólo tocar la superficie. También puedes servir la mezcla y hacer esculturas.
Teoría
Enfriando una solución de acetato de sodio por debajo de su punto de fusión la solidificación
sucede tan rápido que se pueden formar esculturas al momento. La cristalización es un
proceso exotérmico, que resulta en un hielo... que es caliente
51
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
APARECE Y DESAPARECE
Descripción
Provocar el precipitado de una sustancia por la acción de un reactivo y, posteriormente al
seguir añadiendo el mismo reactivo, conseguir que el precipitado desaparezca.
Materiales:
•
•
•
•
Tubos de ensayo
Cuentagotas
Disolución de sulfato cúprico
Disolución amoniacal (amoniaco en agua)
Método
Se echan un par de dedos de disolución acuosa de sulfato cúprico en un tubo de ensayo. A
continuación se vierte una gota de disolución amoniacal. Se observa lo que sucede. Se siguen
añadiendo gotas de la misma disolución amoniacal. ¿Y entonces?
El resultado obtenido es...
Al iniciar la adición de la disolución amoniacal se producirá un precipitado azul intenso en el
fondo del tubo. Pero al continuar añadiendo gotas de dicha disolución el precipitado
desaparece y todo vuelve a formar una disolución nítida y transparente.
Teoría
Con las primeras gotas de reactivo se produce la precipitación de hidróxido cúprico, que es lo
que se observa al inicio del proceso. Al añadir el mismo reactivo se observa la redisolución del
precipitado ya que se produce la formación, mediante enlaces coordinados, del complejo
catiónico tetraminocúprico que es soluble, a diferencia del hidróxido cúprico formado
anteriormente.
Hay que tener algo de cuidado para que sea perfectamente visible la primera etapa, es decir la
formación del precipitado. La mayoría de los hidróxidos metálicos son insolubles, por lo que
es relativamente fácil provocar su precipitación creando un pH básico en la disolución de las
sales metálicas.
La redisolución de los precipitados también puede hacerse con otras sustancias, como son los
casos de los hidróxidos de cinc o de aluminio que precipitan al añadir hidróxido sódico a
disoluciones de sulfato de cinc y de sulfato de aluminio respectivamente. Al seguir añadiendo
álcali se redisuelven. En estos casos, la redisolución se debe a la formación de los aniones
complejos cincato y aluminato, dado el carácter anfótero de los hidróxidos de cinc y de
aluminio.
52
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
FENOLFTALEÍNA COMO INDICADOR
Tema
Indicadores, ácidos y bases, equilibrio. Alumnos de Bachillerato y de primeros cursos de
facultades de Ciencias.
Descripción
Lo mismo que el muy conocido “rojo en medio alcalino e incoloro en medio ácido”, la
fenolftaleína puede pasar a incolora en disoluciones alcalinas más concentradas.
Material
• Un vaso de precipitados de 100 cm3.
• Tres tubos de ensayo y gradilla.
• Una pipeta o cuentagotas.
Reactivos
Las cantidades dadas son válidas para una demostración.
• Indicador fenolftaleína en disolución (0,1 g del sólido se disuelven en 60 cm3 de etanol
y 40 cm3de agua).
• Unas lentejas de hidróxido de sodio sólido.
• Aproximadamente 100 cm3 de una disolución 0,5 mol· dm-3de hidróxido de sodio.
• Unos cm3de una disolución aproximadamente 2 mol· dm-3de ácido clorhídrico.
Método
La demostración
Añada unas gotas de disolución de fenolftaleína sobre 100 cm3 de una disolución 0,5 mol· dm3
de hidróxido de sodio, hasta que se vea el intenso color rosa. Divida esta disolución entre los
tres tubos de ensayo. Deje un tubo como control, añada ácido clorhídrico gota a gota a uno de
los otros dos tubos de ensayo hasta que el color desaparezca. Éste es el comportamiento
“normal” de la fonolftaleína. Al tercer tubo, añádale dos o tres lentejas de hidróxido de sodio
sólido agitando la disolución para disolverlas. El color rosa también desaparecerá de este tubo.
Los cambios pueden ser invertidos por la adición apropiada de ácido o álcali.
La demostración se podrá presentar empezando con la disolución incolora de la fenolftaleína en
medio alcalino concentrado y agregando ácido para dar un cambio de color inesperado.
Teoría
En disolución ácida, la fenolftaleína se presenta bajo la forma (I), la cual es incolora. La adición
de hidróxido de sodio quita dos protones para producir el dianión de color rojo (II), mientras
que la posterior adición de álcali da (III) que también es incoloro.
53
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
SOLUBILIDAD DEL YODO
Descripción
Estudiar la diferente solubilidad del I2 en diferentes medios.
Materiales:
•
•
•
•
•
•
Tubos de ensayo
Agitador
Espátula
Yodo
Agua destilada
Tetracloruro de carbono
Método
En dos tubos de ensayo verteremos unos dedos de agua destilada y de tetracloruro de carbono
respectivamente. Añadiremos una pequeñísima pizca de yodo (sólido de color gris) a cada uno
de ellos. Agitaremos ambos tubos y puede observarse que el tubo con agua adoptará un color
amarillento (de más o menos intensidad según la cantidad de yodo añadida). El tubo con
tetracloruro de carbono (que también es un líquido incoloro como el agua) adoptará un color
rosáceo-morado.
Teoría
La diferencia de color se debe a la naturaleza del disolvente: mientras que el tetracloruro de
carbono es apolar, la molécula de agua es polar y posee una débil, pero real, ionización. Esto
provoca unas interacciones y fuerzas intermoleculares con el yodo, que explican las
diferencias obtenidas.
La experiencia puede completarse si –con cuidado- vertemos el contenido del tubo que
contenía yodo y agua en otro tubo que contenga solamente tetracloruro de carbono.
Inicialmente, y dada la mayor densidad del tetracloruro y su inmiscibilidad con el agua,
aparecerán dos fases líquidas diferenciadas en el tubo, amarilla la superior e incolora la
inferior. Si ahora agitamos durante par de minutos y dejamos reposar seguiremos observando
dos fases líquidas, pero ahora la superior será incolora y la inferior rosácea: el tetracloruro
habrá extraído el yodo del agua, dado su mejor poder disolvente
54
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
RELOJ DE YODO
Descripción
Observar cómo hay sustancias que al mezclarlas no actúan, aparentemente, entre sí y sí lo
hacen al cabo de un cierto tiempo.
Materiales:
•
•
•
•
•
•
Tubos de ensayo
Vasos de precipitados
Agitadores y espátulas
Yodato potásico
Sulfito sódico
Agua destilada
Método
Se preparan sendas disoluciones acuosas de yodato potásico y de sulfito sódico. A ésta última
se añade ácido sulfúrico y una disolución de almidón en agua.
Mezclar las disoluciones.
Aunque no ocurre nada cuando se mezclan las disoluciones, a los pocos segundos la mezcla se
oscurece adoptando finalmente un color azul negruzco
Teoría
Inicialmente se produce una reacción redox entre los aniones yodato y sulfito, formándose
yoduro y sulfato. El anión yoduro formado reacciona con el anión yodato no consumido con el
sulfito y, catalizado por el medio ácido que proporciona el ácido sulfúrico, se forma yodo, el
cual -con el almidón- forma un complejo de color azul negruzco.
Es un ejemplo típico para estudiar la cinética de las reacciones químicas. El tiempo que tarda
en aparecer el color depende de las concentraciones utilizadas. Parecidos efectos pueden
conseguirse si se sustituye el yodato por hipoyodito y el sulfito por persulfito.
55
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
ELECTROLISIS DEL AGUA
Tema
Reacciones REDOX
Descripción
La electrolisis del agua origina en uno de los electrodos iones hidroxilo capaces de hacer virar
la fenoftaleína.
Materiales:
2 minas de grafito
1 cartoncito pequeño para sujetar los electrodos
1 vasos
Na2SO4
Fenoftaleina
1pila alcalina
Método
Se prepara una disolución de sal en agua y se le añaden unas gotas de fenolftaleína. Se
efectúan las conexiones a la pila y a los electrodos (que pueden ser dos barras de grafito o de
un metal). Se introduce cada electrodo en la disolución.
Inmediatamente observaremos que alrededor del electrodo conectado al polo negativo de la
pila el líquido adquiere un color morado/magenta.
Teoría
Lo que ha sucedido es la electrolisis de la sal disuelta de modo que, en el electrodo negativo,
se forman hidrógeno gaseoso e iones OH- que –al generar un pH básico en esa zona- provocan
que la fenolftaleína adopte su color correspondiente a pH básico.
Es una reacción rápida y curiosa pues llama la atención que sólo se “noten” los efectos en un
electrodo (en el otro se estarán formando burbujas de oxígeno gaseoso). Si no se utiliza
fenoftaleína y si los electrodos utilizados son de hierro, observaremos que la disolución va
tomando un color verdoso conforme avanza la electrolisis.
56
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
UNA PILA CON FRUTAS
Tema
Reacciones REDOX
Descripción
Teniendo en cuenta que en una pila una sustancia puede oxidar a otra, podemos conseguir hacer
funcionar un reloj con limones, manzana, refresco de cola, zumo de naranja…
Material y Reactivos
Electrodos de cobre y cinc.
Diferentes frutas: limón, manzana, naranja, kiwi, etc.
Vinagre.
Electrodos de cobre y cinc.
Diferentes frutas: limón, manzana, naranja, kiwi, etc.
Vinagre.
Refrescos variados.
Reloj de 1,8 V.
Voltímetro.
Cables y pinzas de cocodrilo
Refrescos variados.
Reloj de 1,8 V.
Voltímetro.
Cables y pinzas de cocodrilo
Método
Nosotros utilizamos electrodos de cobre y cinc. En el cinc se produce la oxidación: es el polo
negativo de nuestra pila; en el cobre se produce la reducción: es el polo positivo.
Al elaborar una pila con un solo limón u otra fruta o refresco obtenemos un voltaje que varía
entre 0,8 V y 1 V, según la sustancia utilizada. Este voltaje es insuficiente para hacer funcionar
un reloj. Para ello, debemos conectar en serie tres frutas, que pueden ser iguales o no.
La única precaución que hay que tener es que los cables vayan del cobre al cinc, y que el polo
negativo del reloj se conecte al cinc, y el positivo, al cobre. Los electrodos no deben estar en
contacto.
Teoría
En una pila se produce una reacción química, una reacción redox en la cual las cargas eléctricas
circulan, van de un electrodo a otro.
57
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
MÁS LENTO Y MÁS RÁPIDO
Descripción
Hacer que una reacción química se produzca más lentamente que en circunstancias normales.
Materiales:
Una manzana
Un cuchillo
Una cuchara
Zumo de limón
Método
Cortaremos, sin pelar, una manzana en sus dos mitades. A una de las dos mitades la
rociaremos, por su parte cortada y desprotegida ya de la piel, con el zumo de limón.
Esperaremos y...
Al cabo de no mucho tiempo la mitad de la manzana que ha sido rociada con limón mantiene
su color característico, mientras que la otra aparecerá ya de color amarronado.
Teoría
Al entrar en contacto con el oxígeno atmosférico comienzan a oxidarse ciertas sustancias
presentes en la manzana, formándose productos de color marrón. En el caso de la manzana
“protegida” por el limón, el ácido cítrico de éste actúa de
58
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL FAKIR QUÍMICO
Tema
Análisis cualitativo de la luz por diferentes lámparas comerciales.
Descripción
Observar la emisión atómica (colores) y relacionarla con los espectros atómicos de algunos
elementos.
Material y Reactivos
•
•
•
•
•
Pulverizadores
Mechero
Disoluciones de sales (preferiblemente cloruros) de :
o Litio
o Estroncio
o Calcio
o Sodio
o Bario
o Cobre (II)
Método
Espectros de los elementos
Se enciende el gas del mechero y, una vez oscurecido el aula o el laboratorio, se pulverizan las
disoluciones por encima de la llama.
Teoría
El espectro de emisión atómica de un elemento es un conjunto de frecuencias de las ondas
electromagnéticas emitidas por átomos de ese mismo elemento. Cuando un elemento químico
en forma gaseosa o de vapor recibe energía, bien por calentamiento a alta temperatura, bien
por una descarga eléctrica de alta tensión, emite luz que puede ser analizada mediante un
espectroscopio.
Cuando a las sales se les suministra una gran cantidad de energía térmica se descomponen en
sus átomos y esa energía suministrada produce transiciones electrónicas dando lugar a
especies en estado excitado. Estos átomos vuelven a su estado fundamental perdiendo el
exceso de energía en forma de radiación electromagnética, que si se encuentra en la zona del
espectro visible, se apreciará un color característico del elemento. Por ejemplo, cuando un
alambre de platino es bañado en una solución nitrato de estroncio e introducido en una llama,
los átomos de estroncio emiten color rojo.
De manera similar, cuando sales de cobre se introducen en una llama aparece una coloración
verde. Estas características permiten identificar los elementos mediante un espectro de emisión
atómica, e incluso, en qué cantidad están presentes.
La emisión se produce por la transición electrónica de un estado excitado al estado
fundamental de forma que como los estados electrónicos están cuantizados se obtienen los
llamados espectros de emisión atómica formados por un conjunto de líneas características de
cada elemento.
59
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
EL GLOBO MISTERIOSO
Tema
Expansión de gases por efecto de la temperatura.
Descripción
Observar como puede hincharse un globo calentado con agua hirviendo
Material y Reactivos
•
•
•
•
1 recipiente para hervir agua
Mechero
Globos
o
•
Método
Llenar un globo con 5-10 ml de metanol. Hacer un nudo para cerrarlo herméticamente.
Introducir en un vaso con agua. Calentar el agua hasta hervir.
Se podrá observar como se va hinchando el globo.
Teoría
El metanol se expande por efecto de la temperatura.
60
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
HUEVO DURO Y HUEVO CRUDO
Descripción
Observar las distintas propiedades de un huevo crudo y uno cocido
Materiales:
Un huevo crudo
Un huevo hervido (por 10 minutos).
Método
Mezcla los huevos bien, hasta que no sepas cuál está crudo y cuál duro. Ahora, ponlos a girar en una
superficie grande, o sobre el suelo. Observa cómo se mueven, cuál gira con más facilidad, más rápido, o
más tiempo.
Ahora pon los dos a girar al mismo tiempo. Detenlos y suéltalos inmediatamente.
El huevo crudo empezará a girar nuevamente, porque aunque su superficie se detuvo, el líquido adentro
siguió girando. Ahora puedes hacer otro truco con el huevo duro. Ponlo a girar muy rápidamente y
notarás el mismo fenómeno que sucede con los trompos tradicionales. Si adquiere suficiente velocidad,
en vez de girar acostado, se levantará.
61
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
FREIR UN HUEVO SIN ACEITE
Descripción
Observar cómo un huevo se “fríe” sin necesidad de fuego, aceite ni sartén.
Materiales:
•
•
•
Plato
Huevo crudo
Alcohol de farmacia
Método
Cascaremos el huevo sobre el plato y seguidamente lo rociaremos con alcohol.
Poco a poco veremos (el efecto comienza a notarse casi inmediatamente, aunque el resultado
completo se observa al cabo de una hora aproximadamente) como la clara adopta el color y
textura sólida de un huevo realmente frito. La yema permanecerá líquida debajo de la capa
blanca protectora de la clara.
Teoría
La transformación que conocemos al freír habitualmente un huevo consiste en el cambio
estructural de las proteínas. Ese cambio. –la desnaturalización- se puede producir no sólo por
acción del calor sino también por el contacto con ciertas sustancias como el etanol.
Esta reacción y curioso efecto también se consigue si previamente a la adición del alcohol
batimos el huevo. En este caso obtendremos algo parecido a un huevo “revuelto” que adoptará
la forma del recipiente, como si de un flan se tratase.
62
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL HUEVO VACIO
Descripción
Provocar que se vacíe el interior de un huevo por un extremo al entrar en contacto
con el agua su otro extremo
Materiales:
•
•
•
•
Vaso
Aguja
Huevo crudo
Agua
Método
Con ayuda de una aguja (o cualquier otro objeto punzante) haremos una pequeña incisión en la
cáscara del huevo (en su extremo más achatado) de forma que sólo se rompa ésta y no la
“telilla” interior. Con nuestros dedos aumentaremos el tamaño de la abertura de la cáscara. A
continuación haremos un agujero –incluida esa telilla o membrana- en el otro extremo del
huevo.
Finalmente se deposita el huevo dentro de un vaso en posición vertical y apoyándolo por el
extremo en el que la membrana no ha sido perforada, se vierte agua corriente en el vaso de
forma que no cubra el huevo.
Al cabo de cierto tiempo –en unos minutos se comienza a ver, aunque hay que esperar unas
horas hasta ver bien el fenómeno- se observa como va saliendo la clara del huevo por la
abertura superior en forma de un globo perfectamente cerrado.
Teoría
El fenómeno observado se debe a un proceso de ósmosis a través de la membrana de la parte
inferior del huevo. El agua del vaso va atravesando la membrana, dado que ésta es
semipermeable y permite el paso del disolvente, el agua. El agua pasa hacia el interior del
huevo ya que su concentración es menor, lógicamente, en el líquido interno de la clara que en
el agua corriente del vaso
No deja de resultar curiosa la salida del contenido del huevo por el agujero superior. Al final
del proceso se puede comprobar como lo que queda en el interior del huevo tiene una textura
“aguada” y menos viscosa que la clara original.
63
CURSO DE FORMACIÓN PROFESORES DE SECUNDARIA. UBU 2011
____________________________________________________________________________
UN HUEVO TRANSPARENTE
Descripción
Ver el interior de un huevo sin necesidad de romper la cáscara.
Materiales:
Vaso de precipitados
Un huevo crudo
Vinagre
Método
Introduciremos, con cuidado, el huevo en el vaso de precipitados y verteremos
vinagre hasta cubrir el huevo. Esperaremos unos días y...
El resultado obtenido es...
Veremos el huevo sin cáscara, apreciando tanto su clara como la yema.
Teoría
Se ha producido la típica reacción de un ácido (el acético) sobre el carbonato cálcico, que
constituye básicamente la estructura de la cáscara del huevo. El calcio se deposita en el fondo
en forma de sal insoluble y, además, se produce un burbujeo de dióxido de carbono.
Llama la atención que la frágil membrana que protege al huevo sea más resistente al ácido que
la dura cáscara. Es aconsejable, aunque no imprescindible, que el vinagre sea de vino blanco
lo cual nos facilitará ver mucho mejor la estructura interna del huevo. También es aconsejable
cambiar varias veces el vinagre conforme se vaya enturbiando el líquido o depositando el
calcio en el vaso.
Una experiencia similar puede hacerse con vinagre y con huesos de pollo: al cabo de unos días
aparecerán flexibles al haber perdido el calcio que les daba la rigidez característica.
64
Mª JULIA ARCOS MARTÍNEZ . LA CIENCIA FÁCIL.
_____________________________________________________________________________
EL HUEVO Y LA BOTELLA
Tema
Presiones.
Interés general. Los alumnos de Bachillerato deben ser capaces de apreciar la ciencia que hay
detrás de las reacciones.
Descripción
Provocar que un huevo se introduzca en una botella cuya boca es de menor tamaño que el
diámetro menor del huevo.
Material
• Botella o frasco de vidrio
• Algodón
• Cerillas
• Pinza metálica
• Huevo duro sin cáscara
Método
En primer lugar habrá que buscar un frasco o botella cuya boca sea de tamaño similar al de la
sección transversal del huevo, pero un poquito menor para que impida que el huevo se
introduzca en ella. Es imprescindible que el borde del frasco no tenga ninguna raspadura o
rotura que pudiera permitir el paso de aire al taparlo.
Con el frasco y el huevo preparados, se coge el algodón (se le puede empapar con algo de
alcohol) con las pinzas, se prende fuego y rápidamente se introduce dentro del frasco. A
continuación se coloca el huevo en la boca del frasco ajustándolo bien.
El huevo se introducirá en la botella. Si el movimiento de entrada no es excesivamente rápido
veremos que la elasticidad del huevo cocido permite que éste se “adelgace” al pasar por el
cuello del frasco y que recupere después su tamaño original. Por contra, si la entrada es muy
rápida es muy probable que el huevo quede parcialmente destrozado.
Teoría
La combustión del algodón provoca la emisión de gases calientes. Conforme desciende la
temperatura de éstos al entrar en contacto con el vidrio, desciende su presión. Al hacerse ésta
inferior a la atmosférica exterior, el huevo se ve impelido hacia el interior a causa de esa
diferencia de presiones.
Otra experiencia sencilla, y muy conocida, en que también hay un efecto de succión por
diferencia de presiones puede hacerse con un plato de agua en el que flote un trocito de corcho
al que hayamos pegado –como si fuera un mástil- una cerilla. Encendemos ésta y acto seguido
la cubrimos con un vaso vacío boca abajo. La cerilla se apagará a los pocos instantes, pero
observaremos que entra agua desde el plato al interior de la cámara formada por el vaso
invertido.
65