lunes, 30 de diciembre de 2013

FELIZ AÑO 2014


A punto de finalizar este año 2013, de hecho tan solo quedan ya unas pocas horas para que finalice un año muy especial. Un año marcado por una crisis en España que no se arregla. Marcada por una corrupción política, a la que los españoles ya nos hemos acostumbrado. Marcada por unas políticas partidistas y egoístas exageradas, unas políticas de ajustarse el cinturón cuando tu vives la vida padre a costa de nuestro trabajo (como decía aquel eslogan: "no podemos apretarnos el cinturón y bajarnos los pantalones a la vez").

Un año en el que las desigualdades sociales entre la clase media y la alta crecen exponencialmente, y provocan que éstas continúen creciendo a larga, potenciando la sanidad privada, aumentando a niveles elevadísimos las matrículas en la universidad...Y disminuyendo las ayudas a la I+D+i tan necesarias en España. ¿Es que no ven estos señores que están llevando a España a la ruina? Si ya no somos competitivos a nivel laboral con los países emergentes, y las empresas se van a pastos mas explotables (mano de obra mas barata), ¿no entienden que hay que favorecer la pequeña y mediana empresa y la I+D, para que en el futuro no tengamos que vivir únicamente del sol y la playa?

Imponiendo, de la manera autoritaria, una ley de educación (ley Wert) totalmente desfasada, y que digámoslo claro: No hay nadie que la respalde. Lo siento mucho, pero es que no hay ni un solo profesor, que yo conozca o haya oído hablar, que esté a favor de esta nueva ley...¡¡pues retírenla!! ¿Nosotros los profesores no podemos decir nada? 

No quiero pensar de manera pesimista, quiero pensar en un futuro próspero, en un futuro muy diferente. Hace algo mas de dos meses ha pasado algo muy importante en mi vida, y me gustaría compartirlo con todos vosotros. He sido padre. Es desde luego una experiencia increíble, y te hace pensar mucho mas allá. ¿Que futuro estamos dejando a nuestro hijos? ¿Se lo merecen? ¿Que estamos haciendo nosotros para ellos, y para nosotros mismos? ¿Que podemos hacer para cambiarlo?

Quiero alabar la labor de unos compañeros de youtube, de canales tan fuertes como Andro4all o Enfilo, ambos creadores y empresarios innovadores y grandes emprendedores en España. Me estoy refiriendo a Jaume Lahoz y Miquel Roman, que han creado un nuevo canal en youtube llamado Codigo reborn. Ellos esperan que la humanidad dormida despierte. Os dejo un par de sus vídeos.






¡¡Os deseo desde CLUSTER un FELIZ AÑO 2014, y que todos vuestros sueños se hagan realidad!!!




Sergio

Coche de Hidrógeno

Toyota FCV-R
En el año 2015 Toyota prevé sacar al mercado el primer coche que utiliza una celda de combustible basada en el hidrógeno, como fuente de energía. El primer coche será el Toyota FCV-R, adelantándose a otras marcas, como Hyundai u Honda, que llevan mas de 20 años apostando una fuente de energía limpia y sostenible como el hidrógeno.


¿En qué está basada esta nueva fuente de energía?

Lo cierto es que está basada en una reacción muy sencilla y conocida, la obtención de agua a partir de hidrógeno y oxígeno. De esta manera no tan solo sería necesaria la presencia de hidrógeno, sino también de oxígeno para que la reacción funcionara y se generara la energía necesaria, que se podría obtener fácilmente del aire. Este tipo de fuente de energía es perfectamente sostenible y limpia, puesto que los subproductos de la reacción son calor, agua y el nitrógeno del aire que no reacciona.


Para que todo funcione hace falta un elemento, una celda de combustible. Esta celda de combustible es capaz de convertir la energía almacenada en los enlaces del oxígeno y del hidrógeno en electricidad para hacer funcionar el coche. 


El hidrógeno llega a la celda de combustible, donde se encuentra con platino, un catalizador que separará el hidrógeno en protones y electrones. Los electrones podrán circular por un circuito externo que alimentará el motor del automóvil. Se está produciendo una oxidación, y el lugar donde se produce el ánodo.

Semireacción de oxidación:

2H2 → 4H+ + 4e−    

En el cátodo se produce la reducción, que tiene como semireacción:

O2 + 4H+ + 4e → 2H2O

En el interior, entre el ánodo y el cátodo hay una membrana de intercambio de protones, que sirve para mover los protones del ánodo al cátodo. Cada celda es capaz de producir 0,8 V, por lo que es necesario colocar varias celdas en serie para obtener el voltaje necesario.


En la Universidad de Berkeley, el  SEPUP (Science Education for Public Understanding Programe) ha realizado una animación muy sencilla para entender todo el proceso. Podeis verla clicando aquí.


El experimento

A partir de un coche de hidrógeno didáctico podemos explicar toda la química involucrada en el proceso. Desde CLUSTER hemos querido realizar un vídeo ilustrativo, explicando el funcionamiento del coche y las reacciones involucradas de manera sencilla.



En este mismo blog realizamos hace un tiempo otro artículo explicando detenidamente como realizar una electrolisis del agua utilizando jeringas luer-lock.

Para conocer algo mas este proceso os recomiendo las siguientes páginas:

1. SEPUP. Explica de manera sencilla todo el proceso
2. Howstuffworks. Realiza una comparativa bastante interesante entre coche de hidrógeno y coche eléctrico.
3. Alternativefuels. Uno de los problemas mas importantes del hidrógeno es su almacenamiento y transporte, todavía nos acordamos de Hindenburg. En este artículo se realiza un estudio detallado.

No os perdáis tampoco los siguientes vídeos. El primero de la Universidad de Huelva



Ni el siguiente, subido a youtube por Juan Lagares, donde se muestra todo el proceso con imágenes realizadas a ordenador


Espero que os haya gustado o interesado el post,

Un saludo

Sergio

domingo, 10 de noviembre de 2013

Síntesis de poliuretano

Nuevo vídeo y nuevo experimento en esta nueva etapa de CLUSTER. Se trata de la síntesis de uno de los polímeros mas utilizados en la industria: el poliuretano. 
De hecho nosotros realizaremos una de las variantes, que es la de espuma de poliuretano, que quedará rígida finalmente. El poliuretano tiene muchísimos usos industriales, tanto como aislante, en paqueteria como reforzante anti golpes, así como para realización rápida de objetos imitación de madera. También podemos tener poliuretanos en diferentes estados y formas: poliuretanos flexibles (como algunas esponjas), poliuretanos rígidos, poliuretanos líquidos (para algunas pinturas), etc...Las diferentes variantes se pueden realizar variando el tipo de reativos utilizados. En toda polimerización para obtener poliuretano hemos de tener 3 elementos:

1. Isocianato. Es la substancia mas reactiva y que generará la reacción en cadena. En general consta de hecho de dos grupos isocianato, que pueden reaccionar con casi todo. En el siguiente dibujo vemos un esquema de su reactividad:



Al reaccionar con alcoholes, como vemos, formará el famoso grupo uretano, generalmente bastante estable a temperatura ambiente. El tipo de isocianato utilizado influirá decisivamente en las propiedades mecánicas del poliuretano final. Uno de los mas utilizados es el diisocianto de hexametileno.

2. Alcohol. Utilizaremos, para dar mayor consistencia al polimero final, otro polimero (el poliol), generalmente con dos o mas grupos hidroxilo, para dar mayor reticulación al producto final. Hay que decir que variando las longitudes del poliol podemos obtener diferentes propiedades del producto final.

3. Agua. Si vemos el cuadro anterior podemos ver que el isocianato con agua reacciona dando la amina correspondiente y desprendimiento de dióxido de carbono. Esta reacción es la muy conocida transposición de Hoffmann, realmente muy utilizada para poder eliminar un carbono cuando se realizan síntesis de productos orgánicos.


Está reacción es muy importante para obtener los poliuretanos espumados, pues es el desprendimiento de este gas, el CO2 el que permite la realización de la espuma. 

EL EXPERIMENTO

Nosotros realizaremos espuma de poliuretano, que finalmente quedará de forma rígida. Para ello hemos utilizado productos formulados con las longitudes de poliol e isocianatos concretas y estudiadas, así como las proporciones de agua definidas para obtener el producto de manera eficaz. También se añaden aceleradores para que la cinética de la reacción sea mas elevada. Hemos comprado los productos en Servei Estació en Barcelona.


Si miramos la botella detenidamente podremos encontrar las frase R y S y la peligrosidad de los reactivos. Mientras que el poliol es bastante inofensivo, el isocianato, debido a su elevada reactividad es mas peligroso. Es recomendable utilizar gafas de seguridad, guantes, y realizar el experimento al aire libre o en una campana de extracción para no respirar los gases. La reacción es fuertemente exotérmica, y aunque la mayoría de gases liberados son dióxido de carbono y agua, también se arrastran otros productos orgánicos volátiles irritantes.


La reacción es 100:110 en peso de poliol e isocianato respectivamente, no obstante se puede realizar perfectamente como 1:1 en volumen, para realizar pruebas. En el siguiente vídeo veremos todo el proceso:



Al igual que James Cameron, que aprovecha cada película para realizar su Director's Cut o su versión extendida, inflándose los bolsillos, yo me he permitido esta vez realizar otra versión del vídeo, mas ampliada, con una pequeña explicación de las reacciones de polimerización.



Es cierto que no voy a forrarme como el señor Cameron, pero, que demonios, me apetecía hacerlo...



En este caso, los monómeros de los que habla el vídeo son el poliol y el isocianato, que reaccionan dando el polímero final, de gran tamaño.


Existen otras muchas versiones de esta reacción para obtener poliuretanos con otro tipo de propiedades mecanicas. En el siguiente vídeo de Oscar Condori podemos ver una reacción similar para obtener poliuretano flexible, como el que se utiliza para los colchones, llamado comunmente colchon de viscoelástica. La diferencia radica en el uso del isocianato y poliol. Para este tipo de productos el poliol utilizado suele ser polietilenglicol.



¡¡Espero que os haya gustado y que lo proveéis de hacer vosotros mismos!!

Hasta la próxima,

Sergio

domingo, 27 de octubre de 2013

17 maneras de hacer química con cosas de casa

En esta nueva etapa de Cluster no solamente hemos cambiado el formato del blog y de los vídeos, sino que hemos incorporado a varios estupendos colaboradores. Desde profesores de física y química, hasta periodistas y divulgadores participaran en este nuevo Cluster, aportando su experiencia y su sabiduría.

Es para mi un placer que el primero que colabore sea un amigo y compañero en muchos de los vídeos que se han realizado para Cluster y para el proyecto química en context en el CDEC, Josep Corominas, profesor de l'Escola Pia de Sitges. Nos deja nada mas y nada menos que 17 experimentos de química recopilados en un vídeo, que posteriormente nos describe para que podamos realizarlos en nuestra casa o laboratorio.


Aquí os dejo el vídeo y las explicaciones de Josep, que los disfrutéis:




1. Jabón instantáneo

Introducir una decena de lentejas de NaOH sólido en el fondo de un tubo de ensayo. Añadir agua, justo para que queden sumergidas. Agitar. El NaOH se disuelve y la disolución se calienta. La solución permanece turbia debido a las impurezas insolubles originadas por el Na2CO3 que recubre las lentejas de NaOH en el frasco.
Se añade aceite vegetal (oliva, girasol...) en un volumen igual al doble del de la disolución de NaOH. El aceite flota por encima sin reaccionar. Explicar que la saponificación sólo tiene lugar en la interfase. En la industria, la mezcla se agita violentamente durante varias horas.
Añadir lentamente y si agitar un volumen de etanol, igual al volumen de la disolución de NaOH. Observar las tres capas superpuestas. Tapar el tubo con un tapón y agitar violentamente, volteando el tubo varias veces. Las tres fases se homogenizan rápidamente y el conjunto se convierte en un sólido en unos segundos: el tubo queda lleno de jabón.
Para extraerlo, se destapa, se acerca  el fondo del tubo a la llama de un Bunsen. El etanol hierve, empujando suavemente el bloque de jabón que sale del tubo. Moldearlo en forma de pastilla. 



2. Limpieza de objetos de plata

El objeto a limpiar se espolvorea con un poco de bicarbonato, un detergente de carácter básico o NaOH y unas gotas de agua  y se envuelve en papel de aluminio, de manera que entre bien en contacto el aluminio con el objeto a limpiar.
Pasados unos minutos se desenvuelve  y se lava.
El papel de aluminio reduce los iones Ag+ a Ag.  Los objetos a limpiar deben estar ennegrecidos por formación de un compuesto de plata, por ejemplo el sulfuro de plata Ag2S
Explicación: en medio básico, el aluminio es un reductor de los iones Ag+  presentes en la superficie de la plata ennegrecida. El aluminio pasa a Al3+, primero en forma de Al(OH)3 y después como aluminato: Al(OH)4-

3. Decolorar con vitamina C

Se mancha con unas gotas de Betadine un  paño de algodón. Para limpiar se pone un poco de ácido ascórbico sólido y se frota. El ácido ascórbico reduce el yodo a yoduro
Las reacciones son:


Esta molécula se hidroliza a continuación:


4. Superbola

Material
Solución comercial de silicato de sodio. El silicato de sodio comercial se vende en disolución concentrada de densidad aproximada 1,3 g/cm3
Etanol
Una bolsa de plástico
Probeta de 10 ml

Procedimiento
Mezclar 20 ml de solución de silicato de sodio con 10 ml de etanol dentro de la bolsa de plástico.
Dejar que la mezcla quede en una esquina de la bolsa y con las manos, mezclar bien, dándole forma de bola al sólido que se forma.
Sacar la bola de la bolsa, lavarla y acabar de dar la forma de bola.
Comprobar que bota muy bien, pero que al dejarla sobre una superficie plana, se aplana y acaba en un pequeño charco

Explicación:
Se forma un polímero de silicona, con propiedades de elastómero.
El silicato de sodio se considera que tiene la formula: Na2Si3O7 En general los silicatos de los grupos 1 y 2 tienen la fórmula:   M2O.nSiO2     MO.nSiO2     (M un metal)
Al mezclar con el etanol, se forman enlaces entre las cadenas de silicato soluble y los grupos etilo.
En realidad, no es un sólido auténtico, si no un líquido de elevada viscosidad

Para guardarla: siempre dentro de una bolsa de plástico herméticamente cerrada.


5. Figuras que cambian de color  con CoCl2(aq) en etanol

Una figura con CoCl2 se moja con etanol: la figura cambia a color rosa por la acción deshidratante del etanol. Ahora se acerca a un foco de calor  y recupera el color rosa
Explicación:
El cloruro de cobalto CoCl2.6H2O es un sólido de color rosa soluble  en agua formando  una solución de color rosa que contiene el ion [Co(H2O)6]2+ de color rosa pálido.
CoCl2.6H2O ® [Co(H2O)6]2+ + 2 Cl-
                                                                             rosa pálido   
         
En alcohol, el   CoCl2.6H2O forma una solución azul, según la ecuación:

2 CoCl2.6H2O ® [Co(H2O)6]2+ + [CoCl4]2- + 6 H2O
                                                                       rosa pálido              azul

Al añadir agua se generará el color rosa del complejo de cobalto, según la ecuación:

[CoCl4]2- + 6 H2O [Co(H2O)6]2+ + 4 Cl-
                                                   azul                               rosa

Esta reacción es un equilibrio

6. Acetona por un tubo

Material
Tubo ancho, transparente entre 1,5 y 2 m de largo (PVC). Diámetro entre 3 y 4 cm.
Cuentagotas
Propanona (“acetona”)
Vela

Procedimiento:
Situar el tubo vertical, pero con una cierta inclinación. Cerca de la boca inferior se deja una vela encendida.
Con el cuentagotas se dejan caer unas gotas de propanona en la boca superior del tubo, procurando que deslicen por las paredes del tubo.
Esperar unos instantes. Se generar una llama azul que recorre el tubo desde la vela hasta la boca superior, poniendo en evidencia:
- que la acetona es muy volátil, las gotas que se ha derramado a la parte superior del tubo, “desaparecen”
- que el vapor de acetona es más denso que el aire: va bajando por el tubo hasta salir por la boca inferior y encontrar la llama de la vela
- que es muy inflamable
- Los gases de combustión están bastante calientes y son menos densos que el aire por qué ascienden por el tubo hasta la boca superior


Advertencias de seguridad:

Acetona - Inflamable









7. El drama del Titánic

El polímero poliestireno expandido (porexpan) es muy poco soluble en acetona. Si un trozo recortado con la forma del Titanic, se coloca en un recipiente con acetona, el barco desaprace lentamente. En realidad no es un verdadero cambio químico. El aire atrapado en la estructura escapa y se va compactando la estructura que era esponjosa.

Se añade un efecto adicional para que las chimeneas humeen: se mojan los bastoncitos de algodón con ácido clorhídrico concentrado y amoníaco. La reacción produce humos blancos de cloruro de amonio. 

NH3(g)  + HCl(g) ®  NH4Cl(s)





8. Refresco de bicarbonato

La reacción del “bicarbonato” NaHCO3 con un ácido es endotérmica y  produce  efervescencia.
Se pone una cucharada de café de “bicarbonato” en un vaso, se añade un poco de agua fresca y el zumo de un limón.

9. Tenis con pompas de jabón

Receta para las pompas de jabón:


5% azúcar; 10% glicerina; 20% detergente líquido. Las mejores marcas: DAWN (EE.UU. y Centroamérica);   DREFT Bleu; APTA, incolor; JOY( Francia, Bélgica); FAIRY  (España); 65% agua.

La “raqueta”  es un aro de plástico. 



10. Superficies superhidrofóbicas

Se recubre un vidrio de reloj de hollín de la llama de una vela. Se obtiene una superficie superhidrofóbica.

11. Pinacoteca química

Papel impregnado con zumo de col (mezcla de antocianinas  y flavonas) actúa como indicador ácido-base. Se pinta con diferentes  líquidos: zumo de limón, vinagre (tonos rojizos), agua (verdes), Bicarbonato ( verde-azulados), hidróxido de sodio (azulados), lejía (blanco porque decolora)

12. “Mandalas”  químicos

Se basa en la cromatografía de pigmentos de rotuladores.


13. Electricidad con latas

Una lata de aluminio, cortada por la parte superior i lijada por dentro para eliminar la capa protectora de polímero, se llena de agua con sal. Un lápiz de grafito hace de electrodo.
¿Cuál es el papel de la sal?
Los iones Cl- forman un complejo muy estable con los iones Al3+ que forman la capa de óxido sobre el metal aluminio:
Al2O3 + 8Cl- + 3H2®    2AlCl4-  + 6OH-
AlCl4- + 4H2® Al(OH)2Cl  + 3Cl- + 2H3O+

Reacciones de  oxidación y de reducción en la pila:
Al  ® Al3+ + 3e-    = +1,68 V
O2(aq) + 2H2O + 4 e-  ® 4 OH-   = + 0,40 V


14. Licores combustibles

Licor del Polo y la versión de “el billete incombustible”
Contienen entre el 50% y el 60% de etanol
La entalpía de combustión del etanol es de –1376 kJ/mol. Este valor es más que suficiente para quemar el papel.
En el caso de etanol + agua,  este valor no es suficiente para quemar el papel. Parte del calor de la combustión lo absorbe el agua, la cual se calienta e incluso hierve y se vaporiza. En el proceso se absorben 65 kJ ( 8,5 kJ para aumentar la temperatura de unos 25 g de agua de 25ºC a 100ºC + 56,5 kJ para la conversión agua(l) ® agua (g) ). En ningún momento el papel alcanza la temperatura de ignición que es de 230ºC   (451  Fahrenheit, para los aficionados a la ciencia-ficción)



15. Como separar polímeros

Se  seleccionan tres o cuatro polímeros distintos, cada uno en trozos pequeños (alrededor de 4 cm2).
Por ejemplo:  Polipropileno r = 0,90 g·cm-3;  Polietileno r = 0,95 g·cm-3; Poliestireno r =1,04 g·cm-3; PVC r =1,30 g·cm-3;
Cada uno de los polímeros debe tener un color diferente.
Se necesitan los líquidos siguientes:  agua (r = 1,0 g·cm-3);  solución agua y etanol (r = 0,87 g·cm-3  Concentración 50% en volumen);  agua y azúcar (r = 1,2  g·cm-3 Concentración entre el 50% y el 60% en masa) 
El esquema de separación es el siguiente:



16. Azúcar luminoso

Las pantallas LCD emiten luz polarizada. Se puede eliminar esta luz con una lámina polarizadora. Cuando se intercala  una solución de azúcar en agua, se ve luz de nuevo. Las moléculas de sacarosa rotan  el plano de polarización de la luz


17. ¡Cómete una vela!

La vela está hecha de manzana y almendra. El aceite de la almendra es un buen combustible.



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Josep Corominas es profesor de la Escola Pia de Sitges, colabora en el CDEC y en el CRECIM. Es licenciado en químicas por la UB y ha realizado numerosos artículos divulgativos sobre experimentos, tanto de física como de química. Ha impartido numerosos cursos de formación para el profesorado y recibido varios premios por su labor divulgativa.

lunes, 23 de septiembre de 2013

CLUSTER cumple 5 años

Parece que han pasado cuatro días, pero el 18 de Agosto se cumplieron 5 años desde que un día CLUSTER salió a la luz. Una idea descabellada de mostrar experimentos científicos a través del vídeo. Influenciado por dos grandes canales que todavía siguen subiendo vídeos fantásticos, fqmanuel y depfisicayquimica, me propuse subir yo también experimentos a youtube y ver que comentaba la gente. También podría explicar en un blog el experimento, y así poder ampliar mucho mas el contenido del mismo.

Parece ser que el experimento ha funcionado, y aunque no soy de los canales mas vistos en youtube ni de lejos (hay que decir que hay canales realmente con una enorme afluencia), y tampoco de los blogs mas vistos, si que creo haberme hecho un huequecito en el mundo de la divulgación, y creo que el propósito del blog y del canal se han cumplido.

Durante este viaje he podido "conocer" a mucha gente, he podido leer historias preciosas vuestras, algunas de ellas que me han emocionado muchísimo, y me alegra mucho haber sido de ayuda, o haber contribuido a facilitaros las cosas. No obstante es a vosotros a quienes os he de agradecer, que hayáis utilizado parte de vuestro tiempo a leerme, y a ver mis vídeos. ¡¡Muchas gracias a todos!!



Este mismo pasado mes de agosto también llegábamos al millón de visitas en el blog. Nada menos que un millón de personas han entrado y leído algún artículo del blog. La verdad es que me siento alagado. Espero que os haya sido realmente útil.


Espero que aun le queden muchos años al blog y al canal de youtube, y que aunque ya no se actualice tan regularmente como antes (los que también intentéis mantener un blog desde hace ya mas de 5 años, me entenderéis), espero que los artículos que se vayan publicando sean de vuestro interés, y siga siendo útil su presencia en la web.

¡¡¡Nos vemos en el próximo experimento!!!

Un saludo

Sergio

martes, 20 de agosto de 2013

Migración de Iones (II)

Hace un par de semanas os retaba con una pregunta relacionada con un experimento. Ha llegado el momento de contestarla.
Si recordáis, el experimento consistía en realizar una disolución de permanganato de potasio y sulfato de cobre (II), introducirla en un tubo en U, y aplicar a éste una diferencia de potencial de 30 V. Al final de vídeo podemos ver como los colores se separan milagrosamente. Podéis ver el experimento en el siguiente vídeo:



Explicación del experimento

La explicación se puede realizar a partir de la química. Tanto el permanganato de potasio, como el sulfato de cobre (II) son sales, y por lo tanto compuestos iónicos. Cuando se encuentran en fase sólida los tenemos en forma cristalina, formando una red iónica, una estructura compacta perfectamente distribuida. No obstante al disolverse, la estructura compacta de pierde, el agua empieza a entrar en la estructura solvatando a los iones, y separándolos.




Al tener varios iones en disolución, nos encontraremos con una mezcla homogénea, una disolución con un montón de iones viajando libremente. En nuestro caso, al tener sulfato de cobre (II) y permanganato de potasio tendremos 4 iones diferentes: El Cu (II), que es azul, el sulfato, incoloro, el potasio incoloro, y el permanganato, de color violeta.




Al aplicar una diferencia de potencial en la disolución, los iones, al estar cargados, se moverán por la disolución. Los positivos irán donde está el polo negativo, y los negativos al polo positivo. A este proceso se le denomina migración de iones. Así pues, el polo negativo tendrá una disolución azulada, y el positivo de color violeta:



En el siguiente vídeo podréis ver toda la explicación, con animaciones:


Espero que os haya gustado todo el experimento, y la explicación. ¡¡Nos vemos en el próximo experimento!!

Sergio

PD: He de agradecer a Fina Guitart y a Josep Corominas la ayuda en la realización del experimento práctico

lunes, 12 de agosto de 2013

BBC Shock and Awe. The Story of Electricity

Durante esta nueva etapa de CLUSTER, vamos a intentar comentar, y así recomendar, algunos de los mejores documentales sobre ciencia que hemos visto. Como no podía ser de otra manera, hemos de empezar por un gran documental. Se trata de una pequeña serie de episodios sobre la electricidad: SHOCK AND AWE: THE STORY OF ELECTRICITY, realizado en el año 2007 por la BBC, y emitido por BBC FOUR.

El documental está presentado por el carismático físico Jim Al-Khalili, especializado en física teórica, y profesor de la University of Surrey, colaborador habitual de la BBC en gran cantidad de documentales, tanto de física como de química.


La serie de documentales se divide en tres episodios:

1. SPARK. (La chispa)

En el primer episodio el profesor Al- Khalili nos muestra los inicios del electricidad, el descubrimiento de los asombrosos efectos de la electricidad estática, y nos desvela algunos de los misteriosos efectos mágicos utilizados en aquella época por prestidigitadores. Desde la máquina generadora de electricidad estática de Francis Hauskbee, hasta el descubrimiento del pararrayos de Benjamin Franklin, pasando por la gran disputa entre Galvani y Volta, se trata de un episodio especialmente interesante.




2. THE AGE OF INVENTIONS (La era de los inventos)


El segundo episodio se centra en la utilización de la electricidad, y en los grandes experimentos que relacionan la electricidad con el magnetismo. Desde el famoso experimento de Christian Oersted, las ideas y conclusiones de Michael Faraday, y por supuesto la gran guerra de las corrientes entre Thomas Edison y Nikola Tesla. Un capítulo imprescindible






3. REVELATIONS AND REVOLUTIONS (Revelaciones y Revolución)


El tercer episodio se centra en algunos de los mayores inventos relacionados con las ondas electromagnéticas predichas por las ecuaciones de Maxwell. Los experimentos de Lodge, Crookes, Mataré y Welker, así como las nuevas promesas de la superconductividad, son los temas tratados en este capítulo, quizás el mas flojo de la serie.




PUNTOS A FAVOR

El profesor Al-Khalili nos presenta los descubrimientos por orden cronológico, y nos explica de forma amena y didáctica la implicación que han tenido estos descubrimientos en nuestra sociedad actual. El documental está repleto de experimentos que realiza el mismo Al-Khalili, recreando los experimentos de la época. El formato BBC realmente funciona y tanto la edición del documental, como la fotografía y las tomas son excelentes.

PUNTOS EN CONTRA

Aunque cuesta encontrar puntos en contra al documental, citaré dos que me han sorprendido. El primero es el enfoque, sobretodo en el tercer episodio, ya que se centra muy especialmente en los científicos británicos y norteamericanos, así como en el desarrollo tecnológico entre las ciudades de estos dos países, implicando únicamente a los habitantes de habla inglesa. Un documental sobre un tema tan universal como la electricidad, debería tener, según mi opinión, una visión mucho mas amplia. El segundo aspecto que no me ha gustado tanto de la serie es el recorte estratégico de contenido en el tercer episodio en cuanto a la invención de la radio y la no mención de Nikola Tesla durante todo el proceso. Es bien sabido que tanto Tesla como Marconi estuvieron durante mucho tiempo enfrentados por los derechos de patentes de la radio, fallando finalmente a favor de Tesla. Es por lo tanto impensable que no saliera el ingeniero servio en todo el episodio, pues bien, no sale ni se le menciona en todo el capítulo.


Excepto estos comentarios el documental es excelente y de muy recomendado visionado. Os dejo algunos enlaces mas para poder ver el documental en su lengua original.

DOCUMENTAL ENTERO SUBTITULADO EN INGLÉS



DOCUMENTAL EN INGLÉS Y EN HD







Aunque los documentales estén subidos a youtube y enlazados al blog, los derechos del documental pertenecen a la cadena BBC. CLUSTER tan solo recomienda el visionado del documental, y no se hace responsable de su uso por parte de terceros.

Para acabar, y ya totalmente fuera del documental, os dejo un vídeo muy gracioso sobre la guerra de la corrientes realizado por dos humoristas americanos muy famosos en youtube. Epic Rap Battles of History (youtube), Epic Rap Battles of History (página web).  ¡¡¡No os la perdais!!!


¡¡¡Hasta la próxima!!!

Sergio

viernes, 2 de agosto de 2013

Migración de Iones (I)

Nuevo vídeo de CLUSTER, y nueva entrega. No nos habíamos olvidado, es que estábamos descansando...Es broma. La verdad es que la confección de los nuevos vídeos requiere mucho más trabajo, muchas más tomas y mucho mayor tiempo de edición. Si hay que añadir también que se han realizar todos los gráficos en 3D, animarlos, etc...no os cuento nada. Espero que todo el trabajo valga la pena y disfrutéis con ellos tanto como lo estoy haciendo yo, pues la verdad es que aunque me ocupa mucho tiempo, lo paso pipa...

En esta ocasión volvemos con un experimento de química. Un experimento que permitirá entender que ocurre cuando un compuesto iónico se disuelve.

Para ello utilizaremos dos disoluciones bien hermosas, una de un color azul turquesa espectacular (estamos hablando obviamente de nuestro querido sulfato de cobre (II)), y otra no menos bonita de color violeta (permanganato de potasio)


AVISO:
Ficha de seguridad del sulfato de cobre (II)
Ficha de seguridad del permanganato de potasio. Más información aquí.

Es necesario indicar de forma general que el sulfato de cobre (II) es tóxico por contacto, y el permanganato de potasio es un oxidante especialmente fuerte, por lo que ademas de tóxico es corrosivo. Por lo tanto siempre hay que ir con guantes.


Utilizaremos un tubo en forma de U, y añadiremos una mezcla de sulfato de cobre (II) y permanganato. A continuación conectaremos una corriente de 30V con electrodos de grafito. ¿Que ocurre? Obsérvalo tu mismo en el siguiente vídeo:




Dejaremos la pregunta en el aire, pero si quieres conocer la respuesta puedes ir Migración de Iones (II).

Sergio

PD: He de agradecer a Fina Guitart y a Josep Corominas su ayuda en la grabación del experimento

domingo, 5 de mayo de 2013

La película mas pequeña del mundo


Es muy habitual que en las clases de secundaria, o incluso entre personas no científicas se comente en algún momento..¿cómo es posible que se sepa tanto sobre los átomos y la materia? ¿Alguien los ha visto alguna vez?

La tecnología actual nos brinda la oportunidad que Demócrito, Dalton, Thomson, Rutherford, o Bohr no tuvieron. Poder ver los átomos, gracias a la física cuántica, y al desarrollo de un microscopio muy especial llamado MICROSCOPIO DE EFECTO TÚNEL. El desarrollo de este aparato les llevó a Gerd Binnig, y a Heinrich Rohrer, científicos de la empresa IBM a ganar el premio Nobel de física en el año 1986. Gracias a este aparato podemos llegar a ver objetos del tamaño de 1A (1 Amstrong = 0,0000000001 metros), el tamaño de los átomos. (Imagen del Microscopio de efecto túnel ubicado en IBM)


Desde la aparición de este microscópio, el microscópio que llega a lo mas pequeño que se puede llegar a ver (hasta ahora), hemos podido observar gran cantidad de estructuras, desde oro, hasta la estructura mas codiciada actualmente, el grafeno (podemos ver abajo su característica forma de panal de abejas)





Los científicos de IBM han llegado esta vez un poco mas allá, y han creado la película más pequeña posible, realizada con átomos. Gracias a este microscopio, y a su tecnología, podemos trabajar manipulando átomos uno a uno. Ese ha sido el trabajo de los científicos de IBM, colocando adecuadamente los átomos, y realizando un frame para cada movimiento de los átomos. Aquí os dejo el vídeo y el como se hizo:





Espero que os haya gustado, para mas información IBM.

Un saludo,

Sergio

lunes, 1 de abril de 2013

Isotopos y agua pesada

Volvemos en CLUSTER, no en un mes como habíamos comentado inicialmente, sino en dos meses, no obstante con uno de esos experimentos espectaculares, que hacía mucho tiempo que quería realizar. 

Se trata de un experimento sencillo, pero justamente ahí es donde radica la belleza del mismo. Dos cubitos de hielo, uno con agua normal, y otro con un agua un poco especial, con agua "pesada". ¿Que pasará cuando los introduzcamos en agua líquida? Es necesario decir que el agua líquida utilizada no tiene ningún componente extra...es simplemente agua destilada.






EXPERIMENTO

Observa el siguiente vídeo:


Efectivamente, el hielo formado a partir de agua destilada flota. Eso se debe a la densidad del agua sólida, respecto a la del agua líquida. La estructura sólida del agua posee muchos mas huecos que la del agua líquida, en la que las partículas fluctúan mucho mas libremente, ocupando los huecos, y por tanto dismuyendo su volumen y aumentando por tanto su densidad.

¿Pero qué ha pasado con el otro hielo? ¿Porque se hunde?

EXPLICACIÓN DEL EXPERIMENTO

Lo cierto es que no se trata de agua destilada normal, sino de agua pesada, también conocida como agua deuterada, es decir con el isotopo deuterio. Para mayor explicación entra en el siguiente vídeo:




Efectivamente los ISÓTOPOS de un elemento son átomos de un mismo elemento con el mismo número de protones, pero diferente número de neutrones. El número de protones (también llamado número atómico), indica qué tipo de elemento químico tenemos. Así, por ejemplo, un átomo con número atómico de 1 indica que tenemos hidrógeno, un número atomico de 2 indica que tenemos helio, y un número atómico 39 indica que tenemos indiscutiblemente Ytrio.

No obstante, y aunque el número de protones indique que tenemos de forma clara el elemento que tenemos, no todos los átomos de hidrógeno serán iguales, ya que poseerán diferente número de neutrones. A éstos átomos de un mismo elemento con diferente número de neutrones se les denomina ISOTOPOS. Los primeros isotopos descubiertos fueron los isótopos del Neón (20-Ne y 22-Ne). Actualmente son fácilmente detectables a partir de métodos de espectrometria de masas. No todos los isotopos se encuentran en la naturaleza en la misma proporción, así en el caso del hidrógeno, el protio se encuentra en una gran mayoría, mas de un 99%. 




Al cambiar todos los hidrógenos de las moléculas de agua (que recordemos que son protios), por deuterios, estamos de hecho, añadiendo dos neutrones mas a la molécula de agua, haciéndola mas pesada, dos unidades de masa atómica mas pesada. Y haciendo por tanto que ésta no flote en agua destilada. En esta foto podemos observar tanto el hielo de agua destilada normal (arriba), como el hielo de agua deuterada (abajo).


Simulación realizada a ordenador donde las moléculas de agua van cayendo al intercambiar los átomos de hidrógeno (protio), por deuterios.


Un hecho curioso que no he mencionado en el vídeo, es que éste cubito de hielo de agua pesada no permanece mucho tiempo hundido. Al cabo de unos segundos vuelve a subir, lo podemos observar en la siguiente secuencia de fotografías:



Una explicación para éste fenómeno es que las moléculas de agua deuterada al calentarse, y al interaccionar con las moléculas de agua "normales", se van intercambiando en el agua sólida, mediante rápidos puentes de hidrógeno. Teniendo el hielo cada vez mas moléculas de agua "normales" y el agua líquida mas moléculas de agua deuterada.

Espero que os haya gustado el experimento, y os espero en el siguiente artículo en CLUSTER. ¡¡Hasta pronto!!

Sergio

PD: Quiero agradecer al CDEC, y especialmente a Fina Guitart su ayuda en la filmación de este experimento.

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