miércoles, 30 de octubre de 2013

Prácticas caseras 2013

17 maneras de hacer química con cosas de casa


Josep Corominas, profesor de l'Escola Pia de Sitges y 17 experimentos de química recopilados en un vídeo, que posteriormente nos describe para que podamos realizarlos en nuestra casa o laboratorio.




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.




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.
 (Fuente)



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