¿Por qué el cielo es azul?

Lo cierto es que lo que hace ver el cielo azul es la atmósfera. Cuando la luz entra en la atmósfera, parte de esta luz choca con las moléculas de oxigeno, nitrógeno y demás componentes del aire. Al chocar, se crea un nuevo frente de luz de menor intensidad (dispersión). Como ya sabéis, la luz blanca se puede descomponer el todos los colores del arco iris, no obstante no todos los colores chocan y se dispersan, sino que hay una selectividad. Comienzan a dispersarse los colores violetas y azules, después los verdes y amarillos y finalmente los rojos (de mayor longitud de onda).



Es por esta razón que se ve el cielo de color azul. Los rayos azules luminosos del cielo se dispersan mas que no los rojos, los rayos rojos pasan y los azules quedan retenidos dispersados por el aire.

¿Por qué el atardecer se ve de color rojo?



Al llegar el atardecer la luz ha de recorrer mucha mayor distancia. La luz azul ha quedado prácticamente dispersada, al igual que la verde, así comienza la dispersión de la amarilla y la roja



El Experimento

En este experimento lograremos reproducir una puesta de sol de forma química, mediante el efecto Tyndall. Para ello usaremos un disolución tiosulfato de sodio pentahidratado y ácido clorhídrico. Al reaccionar se forma azufre coloidal (de tamaño muy pequeño) que hace que la luz se disperse y se vea la disolución de color azul (aunque de hecho se blanca). El fondo se puede observar como se va enrojeciendo, puesto que al formarse cada vez mas azufre, éste dispersará cada vez mayor cantidad de luz, y cada vez irá cogiendo mayor longitudes de onda.




¿Como hacerlo?

Para realizar el experimento es necesario trabajar en un laboratorio y con todo el material de seguridad, puesto que los reactivos a utilizar poseen una cierta peligrosidad.

Procedimiento:

Disolveremos 20 gramos de tiosulfato sodico pentahidratado (Na2S2O3.5H2O)en 1 litro de agua desionizada. Colocaremos una linterna a unos 10-15 cm de distancia con el vaso de precipitados y apagaremos la luces. Se añade entonces 1 ml de ácido clorhídrico 1 M y se agita bien.

La reacción es la siguiente:

Na2S2O3(aq)+ 2HCl(aq) = 2NaCl(aq) + SO2(g)+ S(s)+ H2O

Recomendaciones:

Colocar un papel o cartulina blanca detrás del vaso para poder ver correctamente el amanecer químico.

¡¡¡Espero que os haya gustado!!!

Sergio

Movimiento no uniforme

Los casos mas estudiados en clase de física son el movimiento uniforme y el movimiento uniformemente acelerado. El primer artículo del blog se referia al movimiento rectlinio uniforme, pero en esta ocasión vamos a ir algo mas allá. ¿Como podemos ilustrar un movimiento que no sea uniforme de una forma sencilla? Un movimiento en el que ni la velocidad, ni la aceleración sea constante...

Observa el espectacular video de grand-illusions:



Se trata de una bola que contiene una pequeña esfera muy densa en su interior y que está ademas rodeada de glicerina. La glicerina es uno de los líquidos mas viscosos que existen, asi que la velocidad tan lenta de bajada de la bola se debe a la busqueda de su centro de gravedad. Al moverse la bola, la pequña bola densa ha de caer por todo el líquido de glicerina hasta encontar el centro de gravedad. Cuando ya lo ha encontrado, vuelve a sentir el efecto del peso al estar en un plano inclinado y vuelve a caer, y vuelve a parase levemente para buscar su centro de gravedad. Obviamente se ha de realizar la experiencia un plano con poca inclinación, sino caeria rápidamente.¡¡Fantástico!!!

¡¡CUIDADO!!

En muchas ocasiones se confunde la viscosidad con la densidad. Que una substancia sea densa quiere decir que su relacion masa-volumen es elevada, es decir que pesa mucho para el volumen que tiene, mientras que una substancia sea viscosa quiere decir que se mueve con dificultad. Tanto el aceite como la miel son substancias mas viscosas que el agua, ya que se mueven con mayor dificultad, pero mientras que el aceite es menos denso que el agua (por eso flota), la miel es mas densa y por eso se hunde en el agua.

¿Como podemos hacerlo sin gastarnos una fortuna?

A partir de un pequeño frasco y llenarlo hasta la mitad o una cuarta parte con glicerina, con miel o con aceite (cuanto mas viscoso mejor).Si consigues poner una pequeña bola de acero ya lo habras conseguido totalmente, aunque sin bola tambien funciona. Observa el siguiente video:



Espero que te haya gustado.Enjoy!!!

Sergio

El poder de disolver

Porexpan es una simplificación de poliestireno expandido. Su característica más importante es su higiene, no se pudre, no enmohece, característica que le permite guardar productos frescos durante mucho tiempo. También es una gran resistente a impactos y un gran aislante térmico.
Esta gran resistencia a impactos y al calor se debe a la gran cantidad de aire que contiene en su interior, que le confiere ademas una densidad muy baja.

Toda esta explicación nos sirve para presentar a uno de los protagonistas del siguiente experimento, los otros coprotagonistas son: el agua y la acetona.
El agua posee gran cantidad de propiedades, de las cuales hablaremos en otro momento, pero ahora me gustaría comentar una de sus propiedades mas conocidas: su poder disolvente.

La gran capacidad del agua para disolver fue clave en el proceso de la creación de materia viva. Sin su capacidad para disolver sales y nutrientes podemos decir que existiríamos. No obstante no es el único disolvente que podemos utilizar. Existe una rama de la química que se denomina química orgánica que raramente utiliza agua como disolvente, utiliza éter dietílico, acetato de etilo, diclorometano, hexano, etc…Gran variedad de disolventes que por sus propiedades polares o apolares, podemos disolver substancias que el agua no puede.

Aqui tenemos un ejemplo:



En este video podemos ver como el agua no puede disolver el porexpan, ni siquiera es capaz de “mojarlo”. En cambio la acetona es capaz de disolver las cadenas mas cortas del porexpan creando este efecto "corrosivo" tan espectacular.

Sergio

Reacciones red-ox y las pilas

Una reacción red-ox es de forma abreviada una reacción de reducción-oxidación. En una reducción se ganan electrones y en una oxidación se pierden, asi la substancia que gana electrones los coge de la que pierde. Los electrones nunca se quedaran solos, pero eso si,estaran en movimiento. Dentro de una substáncia sólida conductora (como el cobre) habrá movimiento de electrones y en una disolución conductora habrá movimiento de iones. Este movimiento generará una diferencia de potencial que para el caso de una pila denominaremos fem.

¿Podemos encender un bombilla con una reacción química?

Para esta experiencia he utilizado un trozo de cobre, una disolución de cloruro de cobre (I) disuelta en ácido sulfúrico 1M, y un trozo de magnesio. La fem estandard de esta pila es de 2,88 V, suficiente para encender una bombilla de 2,5 V. Se trata de una pila sencilla y fácil de realizar que nos proporciona mayor fem que la famosa pila Daniell explicada en todas las clases (fem estandard=1,099 V).




Todas las pilas que usamos son reacciones químicas de reducción y oxidación, o acumulación de reacciones. La primera pila fué creada por Volta en 1800 y se trataba de discos de cinc y de cobre apilados (de ahí el nombre de pila), separados por capas de carbon impregnadas de agua (para favorecer la conducción). Hoy en dia las pilas utilizadas son pilas "secas", donde no hay agua, pero si un gel que facilita nuevamente la conducción.

Sergio

Sacando los colores

Aunque el tratado mas conocido de Isaac Newton fueron sus leyes de la dinámica, la importáncia de Newton en la física y en la ciencia fue total. No solo desarrolló de forma exhaustiva la matemática (ecuaciones diferenciales) sino que trató otros muchos aspectos de la ciencia. Uno de ellos fue la luz y el color.
El color y la luz había sido explicado en numerosas ocasiones por filósofos y científicos. Aristóteles explicaba que los colores se formaban por alteracion de la luz por parte de los objetos, generandose cuatro colores primarios de los cuatro elementos básicos: Tierra, agua, cielo y fuego.
No obstante, no fue hasta la llegada de Isaac Newton que la teoria aristotélica fue rechazada, gracias a uno de los experimento mas fantásticos de todos los tiempos. Newton hizo incidir un rayo de luz solar en un prisma, dejandose ver todos los colores del arcoiris. La luz estaba formada por la union de todos ellos.



La luz al incidir sobre el prisma se refracta, es decir cambia su ángulo. Pero el índice de refracción varia levemente dependiendo del color, menor para el rojo y mayor ángulo para el violeta, de esta manera podemos ver toda la gama cromática.

Podemos ver en la siguiente tabla una relación de los índices de refracción del agua a diferentes longitudes de onda, y diferentes temperaturas (extraído del artículo de Alexey N. Bashkatov y Elina A. Genina). Como se puede observar, a mayor longitud de onda se observa menor índice de refracción, por lo que es de esperar menor ángulo formado. Es también interesante señalar que se observa menor índice de refracción al aumentar la temperatura, cosa que indica que la velocidad de propagación en el medio es mayor, quizás debido al mayor movimiento de las partículas y por tanto menor probabilidad de choque.

Newton hizo algo mas, colocó otro prisma y volvió a unir todos los colores formando de nuevo el blanco, confirmando la hipótesis.
Éste fenomeno lo podemos observar contínuamente en diferentes procesos, ya sea el arcoirsi, mediante gotas de agua, como a traves de diferente vidrios.
Aqui podemos ver uno de estos procesos atraves del agua. Las personas que se ven al fondo tienen los colores separados segun el arcoiris.



Ampliación:

Algunos artículos de interes:

- Immersion Fluid Refractive Indices Using Prism Minimum Deviation Techniques
- The Physics Hypertextbook
- Web Universidad País Vasco.
- Instituto de Investigación de materiales de México.


Sergio

Quimioluminiscencia

He aqui una reacción espectacular, una reacción fantástica, y muy sencilla de realizar. Las reacciones químicas se pueden clasificar en reacciones que necesitan energia (endotérmicas) y reacciones que liberan energia (exotérmicas). Pero no necesariamente la liberación de energia o captación de ella ha de ser en forma de calor. En muchas ocasiones vemos reacciones exotermicas en las que aparece fuego, pero no siempre ha de ser de esta manera. Existen muchas reacciones químicas que se activan con la luz, y hay otras tantas en las que la liberación de energia se realiza mediante luz. Son reacciones quimioluminiscentes.



El ejemplo mas claro y mas conocido en el laboratorio es el luminol. La oxidación de éste con sosa y lejía genera el ión aminoftalato y luz siempre de color azul (debido a la longitud de onda de la energia transferida). Ciertos seres vivos tambien producen luz mediante reacciones químicas, como es el caso de las luciernagas. En este caso se denomina bioluminiscencia e interviene una substancia llamada luciferina.



De todas formas podemos realizar reacciones luminiscentes de forma barata y mas permanente (el luminol es carísimo y dura pocos segundos)gracias a unas barritas de luz llamadas glowsticks o lightsticks que podemos comprar en tiendas de disfraces y de fiestas. Estas barritas constan de un tubo de plástico externo y otro tubo de vidrio interno. Entre el tubo externo y el interno existe una disolución de agua oxigenada y dentro del tubo tenemos difeniloxalato y un colorante fluorescente. Al doblar el lightstick se rompe el tubo de vidrio mezclandose las substancias. Se oxida el feniloxalato formandose un peroxiácido muy inestable que descompone en diòxido de carbono. La descomposición es muy energética y excita el colorante, que al desexcitarse genera energia lumínica.



La reacción química es:



Existen numerosos colorantes (dyes), normalmente relacionados con estructuras de antraceno. Los colorantes mas habituales son:

1- 9,10-Difenilantraceno que da color azul
2- 9,10-bis (difeniletinil)antraceno que da color verde
3- Rubreno que da color amarillo
4- Rodamina 6G que da color naranja
5- Rodamina B que da color rojo

¿Como lo podemos hacer entonces?

ATENCIÓN: AVISO IMPORTANTE: Si eres menor de edad pide ayuda a tus padres. Contienen reactivos (agua oxigenada-peróxido de hidrógeno) que pueden ser irritantes y corrosivos. También libera fenol que puede provocar daño a nivel de piel y a través de las vías respiratorias. Se ha de manipular todo el proceso con guantes.

Una vez has comprado los lightsticks has de partir el primer plástico con un cuchillo. Libera entonces el contenido en un vaso. A continuación saca el tubo de vidrio del interior. Lávalo con agua de forma abundante, si al romperlo aun tienes agua oxigenada la reaccion empezará rápidamente.

Rompe a continuación la barrita de vidrio y vierte el contenido en otro vaso. ¡¡¡Y ya está!!!¡¡¡Listo para mezclar!!! la reacción a temperatura ambiente dura aproximadamente un dia. La reacción también libera fenol que és ácido, desecha los guantes en un contenedor adecuado. El residuo es mejor que sea desechado en la basura y no por el desagüe.

Ampliación del artículo

Para los que desean hacerlo todo ellos os enseño un vídeo de youtube del Dr. Butyl lithium del canal NurdRage donde él mismo realiza la reacción a partir de los reactivos, sin utilizar las barritas glowsticks. He de decir que tanto el TCPO como el derivado de antraceno que utiliza el Dr. Butil litio són bastante carillos. Concretamente 5 g del bis(2,4,6-trichlorophenyl)oxalate o TCPO cuesta la friolera de 82 Euros en Sigma-Aldrich, y 1 g de 9,10-bis(phenylethynyl)anthracene cuesta 66,4 Euros también Sigma-Aldrich. Para que os hagais una idea en esta reacción utiliza 3 mg de antraceno y 800 mg de TCPO.




Sergio

PD: Dedicado a mi hermana el dia de su cumpleaños

PD2: Si has llegado a leer hasta aquí es que te interesa...Si quieres mas información ves a la entrada de wikipedia sobre glowsticks.