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

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

Plasma, el cuarto estado de la materia

¿Como cuarto estado? ¿Es que no existen tres estados? Existe el gas, el líquido y el sólido...¿existen mas estados?
Pues si que existen, y ademas uno de ellos es el estado mas abundante en el universo: el plasma. Existe todavía un quinto estado de la materia: los condensados de Bose-Einstein, predichos por Bose y Einstein en 1924, realizados en el laboratorio durante el año 1995 por Eric Cornell, Wolfgan Ketterle y Carl Wieman. Ganadores éstos del Nobel en el 2001, pudieron enfriar átomos hasta casi dejarlos inmóviles. Éste nuevo estado poseen propiedades que otros estados no poseen como la superconductividad y la superfluidez.

Hablamos todos los días de televisores de plasma, pero ¿que es el plasma?

El plasma es gas que debido a una corriente eléctrica elevada o a mucha temperatura ha sido capaz de perder un electrón, formándose a la vez una especie cargada positivamente o catión.
Entonces, ¿porque no se le llama gas cargado, simplemente? porque posee propiedades físicas diferentes, por ejemplo conduce la electricidad de una manera espectacular.



La manera en como lo conocemos es por las famosas lámparas de plasma o bolas de plasma. Con un pequeño generador de Van Graff en su interior, genera una cierta cantidad de corriente eléctrica, que el plasma nos la puede hacer visible de forma espectacular mediante rayos de colores.

De hecho, esta cantidad de corriente es capaz de ionizar también el aire del exterior pudiendo hacer encender una lampara fluorescente sin tocar la bola de plasma. Las lamparas fluorescentes funcionan también mediante plasma. Existe una cierta cantidad de vapor de mercurio a baja presión en su interior, que al pasar una pequeña cantidad de corriente eléctrica, se convierte en plasma y emite luz. Esta luz excita la substancia fluorescente del tubo de vidrio, que al haber gran cantidad multiplica el efecto del mercurio. El tubo emitirá luz gastando relativamente poco.



Otro ejemplo de plasma es toda la zona por la que pasa un rayo, y el mismo Sol y las estrellas, que se encuentran en su gran mayoría formado por plasma.

Sergio

Naturaleza eléctrica de la materia 2- Fun Fly Stick

Ha salido un nuevo juguete que es el preferido de todos los profesores de ciencias y niños: El Fly Fun Stick. No es intención de este blog hacer propaganda de juguetes, ni de ningún objeto, pero éste juguete me ha llamado especialmente la atención. Se trata de un generador de Van de Graaff portátil con el que se pueden realizar gran cantidad de experimentos.

Genera una cierta carga negativa, así podemos hacer volar pequeños objetos voladores de aluminio (realmente muy sensibles), que ya vienen incluidos en el juego. Éste objeto al tocar el generador en forma de barrita queda también electrificado negativamente, y se genera una repulsión con la barrita, de esta manera puede volar. En este vídeo lo podemos ver en ingles explicado por Steve Spangler:



Ademas, por supuesto, se pueden realizar muchísimos mas experimentos de electricidad estática, puesto que es un pequeño generador de Van de Graaff. En el siguiente vídeo (en ingles) vemos unos ejemplos:




No se puede comprar en España, y de momento tan solo los he podido conseguir a través de internet. Yo ya lo he comprado a través de Steve Spangler Science, pero también se pueden conseguir a través de Grand Illusions, ThinkGeek, Amazon, aunque el juguete en concreto es de la casa Unitech Toys.

Sergio

Naturaleza electrica de la materia 1

Los primeros que observaron fenómenos eléctricos fueron los griegos. Tales de Mileto (640-546 aC)observó que al frotar ámbar con seda se producían chispas y que posteriromente el ámbar adquiría la propiedad de atraer cosas pequeñas como trozos de paja, pelusa, etc...De ahí el nombre de electrón (que en griego quiere decir ámbar).

El físico inglés William Gilbert(1540-1603)realizó los primeros estudios serios sobre electrostática. Diseñó el electroscopio, formado por un material conductor que al final que dividido en dos pequeñas láminas. Al electrificarlas, éstas se separan por repulsión. Este aparato lo podemos ver en el siguiente vídeo de Jose Martín Roldan de su página maquinas científicas:




Si frotamos una varilla de ebonita con piel, los electrones menos atraídos por el núcleo atómico saltaran de la piel a la barra de ebonita. La barra de ebonita se cargará negativamente y la piel positivamente, puesto que a perdido electrones. Este fenomeno por frotación se denomina efecto triboelectrico.
Ahora que tenemos una barrita cargada negativamente podemos atraer objetos por inducción de carga. Si tenemos objectos neutros (no cargados) podemos inducirles un dipolo (es decir, una separación de cargas). ¿Como? Muy sencillo, simplemente acercando el objeto cargado. Al acercar la barra de ebonita cargada negativamente, los electrones del objeto se alejaran por repulsión, creando una zona de carga positiva neta, que se verá atraída por la barra.



Sergio