viernes, 20 de mayo de 2011

Reacciones químicas: reacción de precipitación

En química se llama precipitado a una sustancia sólida que se forma en el interior de una disolución. En esta experiencia vamos a ver cómo a partir de una reacción química obtenemos un precipitado.
Material que vas a necesitar:
·      Vaso pequeño o copa
·      Un papel de filtro (de los que se utilizan para el café)
·      Leche
·      Refresco de cola
·      Agua tónica
·      Vinagre
·      Limón
¿Qué vamos a ver?
En este experimento vamos a obtener precipitados a partir de productos caseros. En realidad, vamos a observar cómo la caseína (proteína contenida en la leche) precipita en un medio ácido.
La leche es una mezcla de proteínas, lípidos y glúcidos en un medio acuoso. Entre las proteínas disueltas en la leche, la más importante es la caseína. Cuando esta proteína se encuentra en un medio ácido se produce su desnaturalización, tiene lugar una reacción química que altera su estructura, y deja de ser soluble en agua lo que provoca que precipite.
En el experimento vamos a ver cómo al poner la leche en contacto con diversos medios ácidos se produce la precipitación de la caseína.
¿Qué debes hacer?
Experimento 1
·      Pon un poco de leche en una copa o en un vaso pequeño
·      Añade unas gotas de vinagre. Observa bien lo que ocurre.
·      Deja el vaso con su contenido en reposo durante un tiempo. ¿Qué observas?
·      Separa ahora el sólido del líquido utilizando un filtro (también sirve un trapo o un pañuelo). ¿Qué observas? ¿Qué propiedades tiene el sólido obtenido?
Experimento 2
·      Repite la experiencia anterior haciendo reaccionar la leche con otras sustancias: refresco de cola, agua tónica, zumos, etc.
·      Sigue investigando.
Sigue experimentando
Puedes seguir investigando otras sustancias que tengan la propiedad de hacer precipitar la caseína de la leche.

Reacciones químicas: reacción con desprendimiento de gases

En esta experiencia vamos a estudiar, utilizando sustancias que puedes encontrar fácilmente en casa, una reacción química en la que se desprenden gases.
Material que vas a necesitar:
·        Un vaso
·      Una cucharilla
·      Bicarbonato del que se vende en las farmacias
·        Vinagre
·      Limón
¿Qué vamos a ver?
En la experiencia vamos a ver cómo reacciona el bicarbonato de sodio (NaHCO3) con sustancias que tienen un carácter ácido. Podrás ver cómo se descompone el bicarbonato y se desprende un gas, el dióxido de carbono. Esto ocurre porque el vinagre y el zumo de limón son sustancias que llevan disueltos ácidos: ácido acético, en el caso del vinagre, y ácido cítrico, en el caso del limón.
La reacción química que tiene lugar es la siguiente:
NaHCO3 + HAc ----> NaAc + CO2 + H2O
Los productos que se obtienen son: una sal (NaAc) que queda disuelta en el agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) que al ser un gas burbujea a través del líquido.
¿Qué debes hacer?
Experimento 1
·      En el fondo de un vaso, o en un plato, coloca un poco de bicarbonato de sodio en polvo.
·      Deja caer sobre él unas gotas de vinagre. ¿Qué ocurre? Observa el efecto del gas que se desprende.
·      Repite la experiencia utilizando zumo de limón en vez de vinagre.
·      Haz otros experimentos para ver si el bicarbonato reacciona con otras bebidas ácidas (por ejemplo, zumo de naranja, zumo de manzana, refresco de cola, etc.).
Experimento 2
·      Prepara una disolución con 1 cucharadita de bicarbonato en medio vaso de agua.
·      Utiliza una parte de la disolución para ver cómo reacciona con el vinagre y otra para el zumo de limón.
·      Repite la experiencia con disoluciones más concentradas de bicarbonato (2, 3 cucharaditas, etc.) y compara los resultados obtenidos con los del caso anterior. ¿Observas diferencias? ¿Cuáles?
Sigue experimentando
Ahora podemos intentar recoger el gas (dióxido de carbono) que hemos obtenido. Para ello vamos a repetir el experimento 2 utilizando una botella, en vez de un vaso, y un globo.
·      Pon vinagre en una botella.
·      En un globo pon una cucharadita de bicarbonato.
·      Sujeta el globo en la boca de la botella, con cuidado para que no caiga el bicarbonato. Ya tenemos preparado el experimento.
·      Levanta el globo y deja caer el bicarbonato sobre el vinagre. Observa como según se va desprendiendo el dióxido de carbono el globo se va hinchando.
Puedes probar con distintas cantidades de reactivos (vinagre y bicarbonato) y ver cómo varía la presión del gas en el globo.

jueves, 19 de mayo de 2011

Experimento: UN AERODESLIZADOR CASERO: el "globercraft"

En esta experiencia vamos a aprovechar los CD y DVD que ya no sirven para construir un curioso juguete, el “globercraft”.

¿Qué necesitamos?

  • CD o DVD viejos
  • Globos
  • Tapón de corcho o el tubo de un carrete de hilo.
  • Pegamento

¿Cómo se construye?

Perforamos un tapón de corcho con un agujero pequeño (podemos utilizar una taladradora o un sacacorchos) y lo pegamos en el centro del CD. Si no tenemos corcho podemos pegar un carrete vacío de hilo, pero en este caso es menos resistente.

                                  



Inflamos un globo y lo ajustamos al corcho sujetando con la mano para que no pierda aire. Al colocar el CD sobre una superficie lisa y dejar que se desinfle el globo, se forma un colchón de aire que permite disminuir el rozamiento y de esta forma el CD se desliza con cierta facilidad.

Experimenta con él, juega con distintos tipos de globos y con la cantidad de aire que sale a través del agujero.

Experimento: EL IMÁN Y LA VELA

En este experimento tratamos de comprobar el diamagnetismo del gas que se desprende cuando encendemos una vela.
Qué necesitamos

  • Imanes potentes (podemos encontrarlos en algunos juguetes como el geomag, en las puntas de los dardos magnéticos, et.)
  • Vela

Cómo lo hacemos

Se trata de observar que le ocurre a la llama de la vela cuando se encuentra en un campo magnético.

Si acercamos un imán se observa que la llama intenta separarse de él.

Si colocamos la llama entre dos imanes con sus polos enfrentados, uno polo norte y otro polo sur, la llama se alarga hacia arriba intentando separarse de ambos polos.


Por qué ocurre esto

Las velas están fabricadas con cera que puede ser de abeja, o una mezcla de grasa animal y derivados del petróleo (parafina), y una mecha. Al encender la vela la cera, con el calor, funde y se convierte en un líquido que es absorbido por la mecha, a su vez, se evapora y en contacto con el oxígeno del aire se produce una combustión. Los principales productos de la combustión son dióxido de carbono y vapor de agua, y ambas sustancias son diamagnéticas, por eso son repelidas por el campo magnético.

Experimento: MOTOR LÍQUIDO

En esta experiencia vamos a construir un "motor líquido". Realmente se trata de un dispositivo en el que, aprovechando las propiedades del electromagnetismo y de las reacciones electroquímicas, podemos conseguir que un líquido comience a dar vueltas.

Qué necesitas

  • 1 imán potente y grande (en la experiencia hemos utilizado el de un altavoz de graves)
  • Vaso metálico (por ejemplo, de aluminio y de los que se usan para hacer flanes)
  • Tubería de cobre. Sirve cualquier electrodo metálico o de grafito (por ejemplo, una mina de lápiz)
  • 1 pila de 4,5 V o 9 V
  • Cables para la conexión eléctrica
  • Láminas de plástico o goma que sirvan de aislantes
  • Disolución de sulfato de cobre (II). También se puede hacer con una disolución concentrada de sal común en agua.

Cómo lo hacemos


 

El experimento funciona independientemente de la polaridad con la que se efectue la conexión. Sin embargo, es conveniente que el vaso vaya unido al polo "-" (negativo). De esta forma se deposita cobre sobre las paredes a la vez que se "disuelve" el electrodo central. Al contrario, se "disolvería" el aluminio del vaso y podría llegar a perforarse.
La figura muestra cómo debe quedar montado el dispositivo para su correcto funcionamiento. En primer lugar, el vaso debe quedar apoyado sobre el imán, pero separado por una lámina aislante. Aunque no es del todo necesario y el dispositivo funcionaría sin el aislante, de esta forma evitamos que la corriente derive hacia el imán.

En el fondo del vaso colocamos otra lámina aislante. De esta forma conseguimos que los electrodos sean las paredes del vaso y la tubería de cobre.

Colocamos la disolución de forma que cubra parte de la tubería de cobre y conectamos el circuito. Cuando la corriente pasa, el líquido en el interior del vaso comienza a girar alrededor de la tubería de cobre. Ya tenemos el motor líquido.

¿Por qué ocurre esto?

Para comprender lo que ocurre tenemos que fijarnos en los dos fenómenos puestos en juego.

En primer lugar hay un proceso electroquímico. Al conectar la corriente eléctrica (continua) los electrodos atraen a los iones de la disolución hacia ellos. El electrodo positivo atrae a los iones negativos y el electrodo negativo a los iones positivos. El resultado global es que la disolución cierra el circuito y se establece una corriente eléctrica con el movimiento de los iones.

El movimiento de los iones tiene lugar en el seno de un campo magnético (el creado por el imán que tenemos debajo del vaso). Esto da lugar al segundo efecto que nos permite explicar el fenómeno. Se trata de un proceso electromagnético. Toda carga en movimiento en el seno de un campo magnético experimenta una fuerza de dirección perpendicular al vector velocidad y al vector campo magnético. Esto se presenta en algunos libros como la regla de la mano izquierda (Ley de Lorentz) y está en la base de cualquier motor eléctrico (en la figura, las X representan un campo magnético entrante y perpendicular al plano de la pantalla).



Pero lo más importante es que la fuerza es siempre perpendicular a la velocidad. Eso hace que se curve la trayectoria de las cargas y acaben dando vueltas en círculos alrededor de un punto, en este caso el electrodo central (la tubería de cobre). Las cargas no las podemos ver, pero sí el efecto de movimiento que tiene lugar en el líquido.

En los electrodos tienen lugar también procesos electroquímicos. En uno se produce una reacción de oxidación (de los iones) y en el otro una reducción. Si la disolución es de sulfato de cobre, veremos como en uno de los electrodos (en el negativo) los iones Cu2+ se transforman en Cu (metal) y se desprende un polvillo de color rojizo. Si se utilizan otras disoluciones, en los electrodos se desprenderán otras sustancias.

Experimento: SURTIDOR PERMANENTE

¿Qué es lo que queremos hacer?
Construir un surtidor que funcione sin ningún tipo de motor, accionado solamente

por la presión del agua y la del aire.

Materiales:

Un recipiente o plato de plástico
Dos botellas o frascos de plástico con su tapón
Tubos de goma
Agua corriente

¿Cómo lo haremos?

En cada botella efectuaremos dos orificios en su parte lateral inferior. En el platoharemos también dos orificios en su base. En cada tapón efectuaremos un orificiodel tamaño, como en el resto de los agujeros, del tubo de goma. Conectaremos losorificios inferiores de cada botella con los del plato. Sosteniendo el sistema talcomo indica la figura, llenaremos las dos botellas a niveles distintos.

Para evitar la existencia de burbujas de aire en las conexiones bajaremos el platoal nivel del suelo para expulsar el gas y posteriormente cerraremos las botellas ylas situaremos tal como indica el dibujo. Añadiremos agua al plato y a continuaciónya podemos elevarlo, asegurándonos de que el tubo que procede del frasco que estáa mayor altura sobrepasa el nivel de agua del plato.

El resultado obtenido es...

Aparecerá un surtidor de agua conforme un frasco y otro se vayan vaciando yllenando alternativamente. En el momento en que el surtidor se detenga, essuficiente con alternar la altura de cada frasco y nuevamente volverá a manaragua. A esta operación habrá que añadir el cambio en el nivel de la salida/entradade agua del plato.

Explicación:

La mayor presión hidrostática del agua del plato hace circular agua hacia el frascoinferior. Al estar éste cerrado, el aire que hay en su interior pasa al frascosuperior e impulsa al líquido de éste a ascender hasta el plato.

Esta es una de las ejemplificaciones sencillas de las llamadas fuentes de Herón. Setrata de una forma curiosa de contemplar los efectos combinados de la presión deun líquido junto con la del aire. Obviamente el funcionamiento es permanente...siempre que efectuemos periódicamente el trabajo de elevar frasco y descender elotro. No se trata, pues, de ningún móvil de movimiento perpetuo.

Unos datos más sobre esta práctica

1. ¿Exige tomar precauciones y medidas de seguridad especiales?

NO

2. ¿Requiere utilizar instrumental o productos típicos de laboratorio?NO

3. ¿Es sencilla y puede hacerse sin complicaciones en nuestro domicilio como

"práctica casera"? SI

Experimento: EL ACERO MACIZO FLOTA

¿Qué es lo que queremos hacer?

“Desafiar” las leyes de la Física y conseguir que una aguja de acero flote en el agua

Materiales:

Cristalizador o recipiente
Palillos de madera
Papel de filtro
Agua
Alfiler o aguja de coser de acero

¿Cómo lo haremos?

En un recipiente con agua posaremos un trocito de papel de filtro y sobre él elalfiler. Una vez que éste descansa en la “cama” de papel, iremos hundiendo el papelde filtro empujándolo –hacia abajo y con cuidado- con ayuda de un palillo. Cuandoconsigamos que el papel se moje totalmente y se separe del alfiler...

El resultado obtenido es...

La aguja o alfiler permanecerá flotando en el agua, pese a que su densidad es casi

ocho veces mayor.

Explicación:

Efectivamente flota, pero no lo hace porque desafíe el Principio de Arquímedessobre la flotación, sino porque entran en juego otras fuerzas que impiden que elalfiler se hunda: son las debidas a la tensión superficial del agua que impiden –comosi fuera una “cama elástica”- que el alfiler atraviese la superficie líquida.

Hay que hacer el ensayo con cuidado ya que si el extremo del alfiler “pincha” lasuperficie del agua, irremediablemente se nos irá al fondo del recipienteobedeciendo los dictados de Arquímedes. La experiencia puede resultar másvistosa si el alfiler ha sido previamente imantado: en la superficie del agua secomportará como una brújula y se moverá libremente hasta indicarnos los puntoscardinales.

Además de con alfileres, puede hacerse el ensayo con monedas de baja densidadcomo las que contienen aluminio. Si colocamos algunas de éstas en el recipienteveremos que las podemos desplazar aproximándoles nuestro dedo, tocando éste elagua, pero sin llegar a tocarlas. También podremos comprobar que varias monedasque flotan próximas tienden a acercarse y a permanecer juntas.

Unos datos más sobre esta práctica

1. ¿Exige tomar precauciones y medidas de seguridad especiales?

NO

2. ¿Requiere utilizar instrumental o productos típicos de laboratorio?NO

3. ¿Es sencilla y puede hacerse sin complicaciones en nuestro domicilio como

"práctica casera"? SI