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- + 3H2O ® 2AlCl4- + 6OH-
AlCl4-
+ 4H2O ® Al(OH)2Cl + 3Cl- + 2H3O+
Reacciones
de oxidación y de reducción en la pila:
Al ® Al3+ + 3e- Eº
= +1,68 V
O2(aq)
+ 2H2O + 4 e- ® 4 OH- Eº = + 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.
