Universidad de Antioquia

Rubn D. Osorio G. Alfonso Gmez Garca

Experimentos divertidos de qumica para jvenes

Medelln, 2004

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Presentacin Los nios son extremadamente curiosos acerca del funcionamiento de las cosas y del mundo que les rodea. Vale la pena preguntarse si esa caracterstica ha sido suficientemente explorada. En general, los contenidos cientficos para nios y adolescentes son de calidad y presentacin inadecuados, no permiten el establecimiento de relaciones significativas con el entorno y no favorecen la adquisicin de una visin ms clara de la actividad cientfica, con sus ventajas y limitaciones. En nuestro pas, por ejemplo, los libros didcticos son una de las principales fuentes de informacin relacionada con la ciencia y la adquisicin de un conocimiento bsico sobre su funcionamiento. Sin embargo, esos libros contienen errores conceptuales graves y con frecuencia la ciencia se presenta como algo completamente desvinculado de la vida cotidiana. En la televisin y en los cmics, otras dos fuentes de informacin cientfica para el pblico adolescente, es frecuente la imagen del cientfico loco, descuidado, con bata blanca y cuyo trabajo es inventar cosas sin aplicacin posible. Otras veces, el cientfico es un hombre perverso, cuyos descubrimientos o inventos resultan malficos para la humanidad y el planeta. Teniendo como premisa la importancia de desarrollar el inters por la ciencia en la comunidad de jvenes, la realizacin de talleres experimentales puede ser un instrumento util para la educacin cientfica no formal. En particular, una actividad de extensin orientada especficamente al pblico adolescente ofrece la posibilidad de que ste asocie el carcter ldico con la correccin del contenido. Una adecuada combinacin de esos dos elementos la hace til, tanto para la lectura individual como para ser comentada en la escuela. Cada vez que un joven observa su entorno cotidiano probablemente est inclinado a pensar que slo algunas de las cosas que percibe estn realmente relacionadas con la ciencia qumica. Pinsese por ejemplo en el aire: ste se compone de varios elementos qumicos que son materia prima imprescindible de muchas reacciones qumicas. En efecto, la reaccin del ozono en las altas capas de la atmsfera con los peligrosos rayos ultravioleta hace posible que exista la vida en la tierra. Y qu pensar de los jeans y las camisetas? Se fabrican a partir de compuestos qumicos naturales como lana, algodn o lino o de compuestos sintticos obtenidos en los laboratorios. Y el cuerpo humano? En l se llevan a cabo miles de reacciones que le hacen crecer y desarrollarse. An nuestra inteligencia se debe a la qumica y cada objeto que existe en el universo tiene con ella una relacin especial.

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La qumica es el estudio de las sustancias, sus propiedades y sus transformaciones. El qumico conoce acerca de ellas despus de muchos siglos de acumulacin de observaciones sobre el comportamiento de la materia. De modo que la observacin es una actividad importante para el qumico y a travs de mediciones cuidadosas, las observaciones pueden realizarse y sistematizarse. Y todo esto tiene lugar en el laboratorio. Toda la informacin que se tiene acerca de la qumica, todos los hechos, principios, leyes y teoras que los jvenes aprenden en el aula de clase, son el resultado de experimentos hechos en los laboratorios. Sin embargo, las ideas previas o preconcepciones de los alumnos sobre los fenmenos qumicos generalmente no coinciden con las explicaciones cientficas y perduran si no se detectan y hacen explcitas para identificar sus lmites o contradicciones. De ah la importancia de que el docente aprenda a explorar las ideas previas de sus estudiantes con objeto de que sepa claramente el punto desde donde parte y cules ideas debe modificar para acercarlos al conocimiento cientfico. Pero no basta con explorarlas; para que se logren aproximaciones a las explicaciones cientficas, el docente debe convencer al alumno de que existen otras respuestas a sus interrogantes, producto de la ciencia, que vale la pena indagar. Una de las formas de lograrlo es provocando un conflicto cognitivo que deber ser conceptual, procedimental y/o de actitud. En este punto, lo primero que el joven debe reconocer son sus propias preconcepciones e identificar cules de ellas lo conducen a errores frecuentes; considerando que probablemente esas preconcepciones y errores existen entre los otros jvenes y compaeros de la escuela secundaria. Tambin es fundamental que el docente sea consciente de las habilidades del pensamiento cientfico que motivan al adolescente para entender la visin que del mundo tiene la Qumica y lo acerque a la forma de pensar propio de esta disciplina. Habilidades como el manejo de herramientas y materiales para ampliar el alcance de los sentidos humanos, el manejo y seleccin crtica de fuentes de informacin diversas para completar ideas, el diseo y construccin de aparatos sencillos, la aplicacin de conocimientos relevantes sin la ayuda de claves contextuales, son algunos ejemplos de los propsitos que este proyecto tiene para los jvenes de nuestro medio. La enseanza de las ciencias en la actualidad plantea la urgente necesidad de relacionar conceptos bsicos, generalmente abstractos, con situaciones de la vida cotidiana y de este modo motivar a los estudiantes por esta rea del conocimiento. En la medida que el estudiante entienda la importancia que la comprensin de los modelos y la investigacin cientfica le significa para su desarrollo personal y su relacin con el entorno, podr realizar el esfuerzo y la dedicacin que el aprendizaje de las ciencias requiere.

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El medio ambiente es precisamente este entorno, el cual est experimentando cambios notables a causa de las diversas actividades del hombre, que es necesario comprender. Es tarea urgente hacer asequible el conocimiento cientfico a todos los niveles comunitarios para evitar que la sociedad se encasille en un medio consumidor de energa y de tecnologa, sin conciencia de su responsabilidad social. Se define "medio ambiente" como el mbito biofsico en el que interactan la energa solar, el aire, el agua, la tierra, la fauna, la flora, los minerales y el espacio, es decir, la superficie disponible para la actividad humana. En este mbito se dan todos los elementos y formas de vida, de la cual depende incluso la actividad humana. Dentro de los objetivos generales de los planes de estudio se pretende establecer vnculos entre el alumno, la sociedad y el conocimiento cientfico. As se permitir al profesor un proceso de enseanza activa en el cual el estudiante observe, describa, clasifique, infiera, mida, comunique, interprete y formule preguntas con el objeto de comprender el medio y las ciencias involucradas con su comprensin y entendimiento. Este proceso debera estar centrado en la experimentacin. Las ciencias del medio ambiente en su sentido ms amplio, es la ciencia de las interacciones complejas entre los medios terrestres, atmosfricos, acuticos y de los seres vivos. Por lo tanto incluye muchas disciplinas tales como: qumica, biologa, geografa, ciencias sociales, fsica, entre otras. El medio ambiente en el que todos los seres humanos debemos vivir ha sido afectado en gran medida y muchas veces en forma irreversible, por la tecnologa. Consideramos que el estudio de los efectos que la tecnologa produce en el medio ambiente puede ser aplicado en forma inteligente para que contribuya a mejorar las condiciones de vida en la Tierra. De este modo, aire, tierra, agua, vida, y tecnologa estaran fuertemente interconectados. Las anteriores argumentaciones permiten sugerir que la experimentacin debe representar para el joven una actividad divertida y excitante. En esta poca en la que infortunadamente el laboratorio tradicional de qumica ofrece un conjunto de experimentos que no tienen una relacin evidente con los problemas del mundo real, es que el presente manual adquiere un sentido importante e innovador.

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Contenido

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1 Coca-Cola con gas

Indagando ...

Se sabe que una gaseosa contiene cierta cantidad de gas a una presin mayor que la presin atmosfrica. Si se aumenta la temperatura, la cantidad de gas disuelto disminuye.

Qu vamos a hacer?

Recogeremos e identificaremos el dixido de carbono disuelto en una gaseosa y comprobaremos sus propiedades cidas.

Materiales

Plastilina Solucin de agua de cal (solucin saturada de hidrxido de calcio) Solucin alcalina con indicador Coca-Cola pequea, helada Azcar Botella de gaseosa de 1 L, vaca Cubeta o recipiente de plstico Cinta de enmascarar

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Dos recipientes de plstico pequeos (se pueden obtener recortando la parte inferior de una botellita de agua mineral)

Esptula de madera Manguera plstica delgada de 45 cm

Procedimiento

Llena con agua la botella plstica de un litro e invirtela en la cubeta Coloca plastilina en un extremo de la manguera y el extremo libre introdcelo

dentro de la botella invertida Destapa la gaseosa, adiciona una pequea cantidad de azcar e inmediatamente

coloca el extremo de la manguera con la plastilina como se muestra en la figura

Observa el desprendimiento de gas y su acumulacin en la botella invertida Cuando la produccin de gas sea lenta, marca con la cinta de enmascarar en el

punto que delimita el volumen de gas recogido y, sin sacar la botella invertida, introduce el otro extremo de la manguera dentro del recipiente con solucin de agua de cal. Observa qu ocurre

Retira de la solucin de cal el extremo libre de la manguera e introdcelo en la solucin alcalina . Observa qu sucede

Retira la botella de la cubeta y llnala con agua hasta el punto marcado con la cinta. Mide el volumen de agua utilizando una probeta

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Qu pas?

El dixido de carbono disuelto en la gaseosa reacciona con el agua de cal para dar carbonato de calcio, reaccin caracterstica para identificar el CO2:

Ca(OH)2 (ac) + CO2 (g) CaCO3 (s) + H2O (l)

En la segunda parte del experimento se tiene una solucin bsica de color rosado debido a que contiene un indicador (fenolftalena). Esta solucin se torna incolora cuando el dixido de carbono entra en contacto con ella, indicando que el gas tiene la capacidad de neutralizarla. El cambio de color corrobora el carcter cido del gas.

Para pensar ... Qu volumen de gas recolectaste de tu gaseosa? Compara con el volumen

recogido por otros grupos Cul es la funcin del azcar? Ser igual la cantidad de gas disuelto en las gaseosas envasadas en Medelln

que en las envasadas en Barranquilla? Para qu se le adiciona dixido de carbono a las gaseosas? Solamente para que

produzcan espuma?

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2 Los gases son unos pesados

Indagando ...

Todo gas tiene masa y ocupa un determinado volumen. El cociente entre la masa y el volumen de una sustancia pura se denomina densidad. Por regla general, la densidad de los gases a 0 C y 1 atm (condiciones normales), es menor que la de los slidos y la de los lquidos.

Qu vamos a hacer?

Estudiaremos la reaccin que se lleva a cabo en el estmago cuando se ingiere un anticido. Haremos reaccionar una pastilla de anticido con agua y recogeremos el gas carbnico producido para determina su masa y su volumen. Con estos datos calcularemos la densidad del gas.

Materiales

Tableta de anticido, Alka-Seltzer Tubo de ensayo de 18 150 mm Manguera delgada de 45 cm Trozo de varilla de vidrio hueca de 5 cm Tapn de caucho para tubo de ensayo, con un orificio Botella de plstico de 250 mL C

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Cubeta o recipiente de plstico Cilindro graduado de 100 mL Vaso de icopor de 10 onzas Balanza sensible de 0.1 g a 0.01 g

Procedimiento

Pesa la tableta de anticido y un tubo de ensayo con 10 mL de agua utilizando el

vaso de icopor Posiciona el tubo de ensayo empleando una pinza con nuez y un soporte como se

muestra en la figura

Llena completamente con agua una botella de plstico transparente e invirtela,

tapndola con el dedo pulgar o la palma de la mano, en una cubeta Introduce el extremo libre de la manguera dentro de la botella invertida Adiciona el anticido, en trozos, dentro del tubo con agua y tpalo rpidamente

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Cuando haya cesado la produccin de gas, marca con una cinta el nivel del agua dentro de la botella invertida y retira el tapn del tubo de ensayo

Pesa nuevamente el tubo de ensayo, con su contenido y sin el tapn Retira la botella invertida de la cubeta y mide el volumen hasta la marca

empleando una probeta Determina la masa del gas recogido y su densidad a las condiciones del

laboratorio

Qu pas?

Un anticido es una mezcla slida de una base (bicarbonato de sodio), un cido (cido ctrico) y un analgsico, aspirina (cido acetilsalicilico). Cuando esta mezcla de sustancias entra en contacto con el agua, reacciona para producir dixido de carbono, citrato de sodio y acetilsalicilato de sodio en solucin acuosa:

NaHCO3 (s) + H3C5H5O7 (s) H2O (l) + CO2 (g) + NaH2C6H5O7 (ac)

cido ctrico citrato de sodio El bicarbonato tambin reacciona con el exceso de cido estomacal para reducir la acidez. Las burbujas de dixido de carbono demuestran que algo est ocurriendo, que se est produciendo una reaccin qumica. Estas burbujas de gas carbnico tambin ayudan a remover los otros gases atrapados en el estmago y a procurar su liberacin.

Para pensar ... Por qu la leche no se recomienda para combatir la acidez? Cmo se determinara, entre dos marcas de anticidos, cul es la ms eficiente?

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3 El oscilador salino

Indagando ...

Cuando una solucin concentrada de cloruro de sodio dentro de una jeringa se pone en contacto con agua pura, la solucin comienza a fluir hacia el agua y despus de un periodo de tiempo el fenmeno se invierte, es decir empieza a fluir agua hacia la solucin salina dentro de la jeringa. Estos ciclos se repiten peridicamente de una manera autorregulada y rtmica.

Qu vamos a hacer?

Observaremos las oscilaciones peridicas debidas al flujo de la solucin salina hacia el agua pura y de sta hacia la solucin salina.

Materiales

Jeringa plstica de 60 o 100 cm3, con aguja larga Probeta grande o un recipiente cilndrico (sirve la seccin recta de un envase de

gaseosa de 1.65 L) Soporte metlico Pinza para condensador, con nuez Soluciones de cloruro de sodio, NaCl 5.5 M y 3.5 M

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Procedimiento

Prepara 200 mL de NaCl 5.5 M (disuelve 64.0 g de sal de cocina en agua y

completa hasta un volumen de 200 mL) Prepara 200 mL de NaCl 3.5 M (disuelve 35.5 gramos de sal de cocina en agua y

completa hasta un volumen de 200 mL) Llena hasta el borde la probeta o el recipiente con agua Posiciona la jeringa dentro del recipiente como se muestra en la figura

Llena rpidamente la jeringa con la solucin salina 5.5 M Observa qu sucede Repite el procedimiento empleando la solucin de NaCl 3.5 M

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Qu pas?

Los sistemas oscilatorios son complejos y obedecen a situaciones alejadas del equilibrio. Aunque en el presente experimento el sistema es muy simple y slo consta de dos componentes, su explicacin no es tan sencilla ya que pertenece al campo de la termodinmica no lineal de los fenmenos caticos. Una explicacin sencilla es aquella en la que se considera que el sistema solucin salina-agua inicialmente est muy lejos del equilibrio y para llegar a l se requiere que la solucin concentrada de cloruro de sodio se mezcle ntimamente con el agua pura del recipiente. Este proceso se lleva a efecto de una manera autnoma, autoregulada y divertida a los ojos del experimentador, hasta que el movimiento llega a su final cuando el sistema logra su equilibrio y cesan las oscilaciones.

Para pensar ... Si en la jeringa se empleara agua en lugar de solucin salina, crees que tambin

se presentara el fenmeno oscilatorio? Piensas que la densidad de la solucin en la jeringa va cambiando con el

tiempo? Por qu?

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4 El diablillo de Descartes

Indagando ...

Cuando en un sistema existen dos regiones cuyas presiones son diferentes, entonces la materia se mueve desde la zona de mayor presin hacia la zona de presin ms baja, hasta que se alcance un estado de equilibrio.

Qu vamos a hacer?

Modificaremos la presin sobre un objeto sumergido en un lquido y haremos que se desplace en la direccin que deseemos. Este experimento involucra varios conceptos, unos dependientes de otros, que ayudan a ilustrar varias leyes fsicas tales como la ley de Boyle, el principio de Pascal, el principio de Le Chatelier, la densidad y el principio de flotabilidad.

Materiales

Botella de 1.5 L a 2.5 L Jeringa plstica de 20 cm3 Manguera plstica de 3 mm de dimetro interno, 30 cm Trozo de varilla hueca de 3 mm de dimetro externo, 5 cm Tapn de caucho horadado para botella plstica Frasco pequeo o un gotero plstico

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Procedimiento

Llena la botella con agua hasta el borde Adiciona agua al frasquito hasta 1/3 de su capacidad Tapa con el ndice o el pulgar e introduce el frasquito invertido dentro de la

botella de manera que justamente flote. En el caso de que se vaya al fondo, debe reducirse en menos de 1/3 la cantidad de agua

Posiciona el mbolo de la jeringa aproximadamente a la mitad de su recorrido Tapa la botella como muestra la figura

Presiona ligeramente el mbolo y observa lo que ocurre. Puede suceder que al

soltar el mbolo el frasquito no regrese a su posicin inicial, en tal caso saca el mbolo un poco

Repite la operacin las veces que desees

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Qu pas?

Inicialmente el sistema jeringa-botelladiablillo se encuentra a la presin atmosfrica y en equilibrio. Al presiona levemente el mbolo, la presin interna aumenta y como consecuencia de lo anterior el diablillo desciende quedando en el fondo o en una posicin intermedia. Si el mbolo no se desplaza ms, se alcanza una nueva situacin de equilibrio (principio de Le Chatelier). A medida que el diablillo desciende, el nivel del agua dentro de ste aumenta y, por consiguiente, la masa del tubo mas su contenido aumenta con lo cual su densidad llega a ser mayor que la densidad del lquido y por eso se hunde, lo cual implica que la flotabilidad disminuye. Pudo notarse al comienzo del experimento que dentro del tubito adems de agua hay aire en la parte superior, el cual tiene una masa constante, ocupa un volumen a una determinada temperatura y se encuentra a la presin atmosfrica. Al presiona el mbolo, la cantidad de aire permanece constante igual que su temperatura, pero su volumen y su presin cambian, de modo que se ha establecido una relacin que muestra que a mayor presin del gas menor es su volumen, cuando la temperatura es constante (ley de Boyle).

Para pensar ... Cuando se presionan las paredes de la botella por su parte exterior, la presin se

trasmite a todo el sistema. Con qu nombre se conoce este fenmeno? Qu similitud puede haber entre este experimento y el funcionamiento de un

submarino?

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5 Hervir agua en un vaso de papel

Indagando ...

Cuando el agua se calienta comienza a evaporarse rpidamente hasta llegar a un punto donde se inicia la ebullicin.

Qu vamos a hacer?

Usaremos un vaso de papel o un globo de piata para calienta agua sin que estos recipientes sufran dao alguno!

Materiales

Vela o un mechero Soporte metlico Aro metlico Vasos de papel o globos de caucho

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Procedimiento

Selecciona un vaso de papel o un globo de piata Coloca el vaso de papel dentro de un aro unido a un soporte Adiciona agua al vaso o llena el globo con agua y talo al aro o a una pinza

Calienta suavemente el vaso con su contenido empleando una vela o un mechero con la llama adecuada y teniendo la precaucin de no quemarse

Continuar el calentamiento. Se puede lograr que el agua ebulla? Remueve la fuente de calentamiento y permite que el agua se enfre

Qu pas?

El agua absorbe la energa calorfica antes que el papel, y la temperatura del vaso no aumenta por encima de la temperatura del agua. El agua es un lquido con una gran capacidad de absorber calor antes que ella misma se caliente, gracias a la estructura y ordenamiento de sus molculas. Se sabe que las molculas de agua en los estados slido y lquido estn unidas por enlaces de

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hidrgeno y por ello gran cantidad de la energa calrica se gasta en romper dichos enlaces; adems, el punto de ignicin del caucho es mucho menor que el punto de ebullicin del agua y antes que aqul se queme el agua alcanza a ebullir. Es de anotar que la llama no debe ser muy intensa para que el calor tenga el tiempo suficiente para ser absorbido por el sistema sin que se rebase el punto de ebullicin del agua.

Para pensar ... Por qu el agua es el lquido ideal para apagar incendios? Si se calienta agua en un vaso de vidrio, por qu el vidrio se vuelve ms caliente

que el agua mientras que el papel no?

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6 Crispetas que hacen pop

Indagando ...

Cuando tomamos un grano de maiz pira y lo comparamos con un grano de maz corriente, notamos que el primero es ms redondo y duro. Estas caractersticas son esenciales para que se formen las crispetas.

Qu vamos a hacer?

Determinaremos por qu el maz pira explota cuando se forman las crispetas y estableceremos las diferencias entre el maz pira y el maz corriente.

Materiales

Maz pira y maz corriente Erlenmeyer de 250 mL Mechero o parrilla Pinza para crisol o un papel doblado de manera especial Balanza con lectura mnima de 0.01 g Un alfiler o una aguja Aceite de cocina

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Procedimiento

Examina un grano de maz pira y un grano de maz corriente. Registra el mayor

nmero de diferencias y similitudes.

Selecciona dos muestras de maz pira, cada una de 10 granos y determina su

masa. Calcular la masa promedio de cada grano Cubre el fondo del erlenmeyer con una fina capa de aceite de cocina (no

excederse en la cantidad de aceite). Coloca la muestra de maz pira en el recipiente (10 granos ) y calienta suavemente.

Sujeta el erlenmeyer con una pinza para crisol o un papel especialmente doblado y agita el recipiente. Continuar calentando suavemente hasta que los granos exploten y crezcan

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Determina la masa de las crispetas y la masa promedio de un grano de crispeta. Tratar la segunda muestra de la misma manera, slo que previamente tener la

precaucin de pinchar (agujerear) cada grano con un alfiler o una aguja, de manera que penetre la cscara.

Qu pas?

Los granos de maz han crecido, han cambiado de color, han perdido masa y han explotado produciendo crispetas o palomitas de maz.

Cuando los granos se calientan pierden masa debido a la prdida del contenido de agua. Dicha prdida representa el agua que ha escapado explosivamente del grano como vapor de agua:

H2O (l) H2O (g) Los granos de maz se motean (producen una mota blanca) cuando trillones de molculas de agua salen fuera del grano y revientan a travs de la cscara de la semilla.

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Para pensar ... Comparar la masa promedio de un grano de crispeta (reventado) con un grano

sin explotar. Si 18.0 g de agua tienen 602.000.000.000.000.000.000.000 molculas de agua, esto es 6.02 1023 molculas, cuntas molculas de agua han escapado de un grano de maz?

Qu le ocurri a los granos que fueron pinchados (agujereados) antes de calientalos con el aceite?

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7 Cohete mgico

Indagando ...

El hielo seco fue descubierto no inventado el nombre fue patentado por la primera compaa que lo distribuy comercialmente en 1925-. Hielo seco es el nombre genrico para el dixido de carbono, CO2, en estado slido, enfriado a 109.3 F o 79.5 C. El dixido de carbono slido o hielo seco tiene la propiedad de sublimarse o pasar directamente del estado slido al estado gaseoso. Los vapores del hielo seco se usan para crear efectos especiales y excitantes.

Qu vamos a hacer?

Construremos un cohete y usaremos hielo seco como combustible mgico para hacerlo girar.

Materiales

Hielo seco, CO2 (s) Agua caliente Tarrito plstico para pelcula fotogrfica Cordel

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Alfiler o aguja grande

Procedimiento

Utilizar el alfiler para hacer dos agujeros en lados opuestos del tarrito plstico,

cerca del fondo. Los agujeros no deben estar alineados con el centro

Atar el cordel a la parte superior del tarrito como se muestra en la figura Coloca un pedazo pequeo de hielo seco dentro del tarrito, aade rpidamente

agua caliente y tapa. PRECAUCIN: El hielo seco puede causar severas quemaduras. Manipularlo con guantes

Sostener el tarrito con el cordel y observa qu pasa

Qu pas?

El hielo seco se sublima rpidamente al contacto con el agua caliente. Los vapores salen por ambos agujeros y causan un movimiento de rotacin en el tarrito plstico

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Para pensar ... Por qu los agujeros no deben estar alineados con el centro del tarrito? Por qu el dimetro de los agujeros debe tenerse en cuenta?

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8 Ambientador mgico

Indagando ...

Muchos slidos pasan directamente al estado gaseoso sin convertirse en lquidos. Esta propiedad se denomina sublimacin y se usa para fabricar ambientadores. Los ambientadores slidos contienen uno o varios componentes que subliman fcilmente, es decir tienen una alta presin de vapor en la fase slida, por lo que pasan fcilmente de esta fase a la fase de vapor sin pasar por la fase lquida.

Qu vamos a hacer?

Provocaremos la sublimacin de un ambientador y de otros slidos que tambin tienen la propiedad de sublimarse.

Materiales

Ambientador slido Hielo en cubos Beaker de 400 mL, 250 mL y 100 mL Base de un recipiente plstico grande Parrilla o mechero Termmetro

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Procedimiento

Calienta unos 350 mL de agua en un beaker de 400 mL u otro recipiente

apropiado hasta 50 C

Aade varios cubitos de hielo al beaker de 100 mL hasta aproximadamente los 2/3 de su capacidad

Adiciona varios trocitos del ambientador al beaker de 150 mL y a continuacin introduce el beaker del paso anterior teniendo la precaucin de que no vaya a tocar el fondo, ni que caiga hielo dentro del beaker de mayor tamao

Vertir agua caliente dentro del recipiente de plstico y ajustar la temperatura a 45 C, seguidamente introduce en este recipiente el conjunto del paso anterior. Observa lo que sucede

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Qu pas?

El bao de agua caliente caus que el ambientador se sublimara y posteriormente el bao de hielo hizo que el vapor se condensara de nuevo regenerando el ambientador slido. Una sustancia se sublima porque las fuerzas intermoleculares en el estado slido son dbiles, facilitando que las molculas escapen a la atmsfera a temperaturas relativamente bajas, como es el caso del alcanfor, el naftaleno o el para-diclorobenceno

Para pensar ... Por qu la temperatura debe ajustarse a 45 C? El olor de los ambientadores se debe a la sustancia que sublima?

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9 Globitos mgicos

Indagando ...

El hielo seco fue descubierto no inventado el nombre fue patentado por la primera compaa que lo distribuy comercilamente en 1925-. Hielo seco es el nombre genrico para el dixido de carbono, CO2, en estado slido, enfriado a 109.3 F o 79.5 C. El dixido de carbono slido o hielo seco tiene la propiedad de sublimarse o pasar directamente del estado slido al estado gaseoso. Los vapores del hielo seco se usan para crear efectos especiales y excitantes.

Qu vamos a hacer?

Inflaremos globitos de piata con bixido de carbono. Compararemos con otros globitos inflados con aire.

Materiales

Hielo seco, CO2 (s) Globos de piata Embudo Cuerda

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Procedimiento

Adiciona suficientes pedazos de hielo seco a un globo de piata utilizando un

embudo. Recuerda usar guantes

Si lo deseas puedes aade un poco de agua caliente Amarrar el globito con la cuerda y observa cmo empieza a inflarse por s solo Inflar otro globito con aire y comparar con el que fue inflado con CO2

Qu pas?

El hielo seco se sublima y lo hace ms rpidamente si se mezcla con agua caliente. Los vapores que se forman ejercen la suficiente presin para inflar el globo y an hacerlo estallar. PRECAUCIN: Nunca se debe realizar este experimento dentro de una botella de vidrio o de otro material rgido porque puede explotar.

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Para pensar ... Por qu el globo inflado con CO2 desciende al piso en lugar de elevarse? Por qu puede ser muy peligroso hacer este experimento dentro de una botella

de vidrio?

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10 Los dulces murrapos

Indagando ...

Los bananos contienen aproximadamente um 75% de agua en peso y un 25% de carbohidratos y solamente unas pocas trazas de protena y grasa. Tambin contienen un poco de calcio y fsforo pero son especialmente ricos en potasio. Los carbohidratos en un banano pintn estn presentes en su mayor parte como almidn. Sin embargo, cuando los bananos envejecen y estn bien maduros, el almidn se convierte en azcar, la cual le da ese sabor dulce y agradable.

Qu vamos a hacer?

Analizaremos bananos verdes y maduros para determina su contenido de almidn y de azcar.

Materiales

Dos murrapos: uno pintn y otro bien maduro Almidn soluble Sirope Solucin de yodo Solucin de Fehling Gotero

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Tubos de ensayo Mechero

Procedimiento

I. Ensayo para el almidn

Hacer una pasta con el almidn y 10 mL de agua caliente Adiciona una gota de solucin de yodo a la pasta de almidn. Nota el color

azul oscuro que se forma debido al complejo yodo-almidn Corta una pequea tajada del murrapo pintn y del murrapo maduro Aade una gota de solucin de almidn a cada tajada

II. Ensayo para azcares (glucosa)

Aade unos 2 mL de sirope a un tubo de ensayo Adiciona 10 mL de solucin de Fehling y agita el tubo para que haya una

buena mezcla. Coloca el tubo al bao Mara de 10-15 min Corta una pequea tajada del murrapo pintn y del murrapo maduro y

colcalas dos tubos de ensayo Aade 10 gotas de solucin de fehling a cada tubo, macera el murrapo con

una varilla de vidrio y coloca el tubo al bao Mara La siguiente tabla te dar una idea aproximada de la cantidad de azcar en la muestra: Color Contenido de glucosa (%) Verde 0.5 Amarillo 1.0 Rojo-naranja 2.0 o ms

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Qu pas?

El almidn es el carbohidrato presente en un murrapo verde. Tiene una estructura compleja, pero cuando reacciona con agua en un proceso denominado hidrlisis, se rompe en pequeas molculas llamadas dextrinas. Despus de un tratamiento posterior, las dextrinas se convierten en molculas de glucosa, la cual es un azcar simple: Almidn dextrina glucosa El almidn en el murrapo verde reacciona positivamente con el yodo dando un color azul. Cerca de un 20% del almidn es amilosa, la cual es una cadena de molculas de glucosa enlazadas entre s. La cadena tiene forma de hlice como un resorte. El interior de la hlice es del tamao preciso para aceptar el yodo y formar el complejo azul caracterstico. La dextrina produce un color caf con la solucin de yodo, mientras que la glucosa no forma color alguno.

Para pensar ... Qu otras frutas servirn para realizar un ensayo para almidn y azcares como

el que se hizo en este experimento? Si piensas en tubrculos como la yuca y la remolacha, consulta cul de ellos es

rico en almidn y cul en azcar

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11 smosis a pequea escala

Indagando ...

La smosis es el movimiento del agua a travs de una membrana semipermeable, desde una regin donde la concentracin de soluto es baja hacia otra donde la concentracin es alta.

Qu vamos a hacer?

Observaremos cmo el agua se transfiere entre dos soluciones de diferente concentracin que se encuentran separadas mediante una membrana.

Materiales

Un beaker pequeo Solucin de sulfato de cobre, CuSO4 0.10 M Cristales de hexacianoferrato (II) de sodio, [Na4Fe(CN)6]

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Procedimiento

Coloca 50 mL de solucin de CuSO4 en el beaker Deja caer en el vaso unos cuantos cristales de [Na4Fe(CN)6] Observa qu sucede

Qu pas?

El sulfato de cobre reacciona con el hexacioanoferrato (II) para formar un compuesto de color caf denominado hexacioanoferrato (II) de cobre, Cu2Fe(CN)6, el cual hace la s veces de membrana semipermeable.

2 Cu2+ (ac) + [Fe(CN)6]4 Cu2Fe(CN)6

La solucin de sulfato de cobre se encuentra muy poco concentrada, de modo que el agua penetra en la membrana, la hincha y eventualmente la hace estallar arrojando hacia fuera la solucin de hexacionoferrato de sodio. Este inmediatamente reacciona con el cobre para producir ms Cu2Fe(CN)6, dando por resultado una coleccin de cintas y membranas de color caf.

Para pensar ... Si la concentracin de protenas es mayor dentro de una clula que fuera de ella,

es de esperarse que la clula se hidrate o se deshidrate? En un medio altamente salino, una clula tiende a absorber agua o a expulsarla?

40

12 Cambios mgicos de color

Indagando ...

Cuando dos soluciones se mezclan y se dan sbitos cambios de color, es porque ha ocurrido una reaccin qumica. Esos cambios, aunque parecen mgicos o el resultado de algn tipo de truco, se deben a reacciones de neutralizacin con la presencia de un indicador.

Qu vamos a hacer?

Observaremos cmo una solucin, inicialmente transparente, adquiere un color rosado, luego transparente y finalmente rosado.

Materiales

Beakers de 100 mL (4) Solucin de fenolftalena Vinagre (cido) Solucin limpiavidrios (base)

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Procedimiento

Numerar los beakers del 1 al 4 Aade 5 gotas de fenolftalena al beaker No. 1 Aade 5 gotas de limpiavidrios al beaker No. 2 y 15 gotas al beaker No. 4 Adiciona 10 gotas de vinagre al beaker No. 3 Aade 50 mL de agua a cada uno de los beakers Transferir el contenido del beaker No. 1 al beaker No. 2. Observa la reaccin Transferir el contenido del beaker No. 2 al beaker No. 3. Observa la reaccin Transferir el contenido del beaker No. 3 al beaker No. 4. Observa la reaccin

Qu pas?

En todos los casos ocurri una reaccin de neutralizacin la cual se hizo evidente con el uso de un indicador (fenolftalena). La fenolftalena en el beaker No. 1 reacciona con el amonaco de la solucin

limpiavidrios en el beaker No. 2. El color del indicador es ahora rosado. El vinagre en el beaker No. 3 neutraliza el NH3 del beaker No. 2 y se forma

acetato de amonio. El cido sobrante cambia el color del indicador a incoloro CH3COOH + NH3 CH3COONH4 + H2O

El cido sobrante en el beaker No. 3 reacciona con el amonaco en el beaker No. 4. El amonaco sobrante torna de nuevo rosado el color del indicador.

42

Para pensar ... Cmo se producen los vinagres? Por qu la solucin limpiavidrios es ideal para retira la grasa de las ventanas?

43

13 Soluciones patriticas

Indagando ...

Los cambios de color no se deben nicamente a reacciones de neutralizacin. Tambin pueden ser causados por reacciones de precipitacin o de formacin de complejos.

Qu vamos a hacer?

Realizaremos tres reacciones que nos permitirn obtener, en su orden, los colores de nuestra bandera.

Materiales

Beakers pequeos (3) Un beaker grande Solucin de nitrato de plomo, Pb(NO3)2, al 1% Solucin de tiocianato de potasio, KSCN, al 1% Solucin de hexacianoferrato de potasio, [K4Fe(CN)6] Solucin de yoduro frrico, FeI3, al 2%

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Procedimiento

Numerar los tres beakers pequeos del 1 al 3 Aade 10 gotas de solucin de nitrato de plomo al beaker No. 1 Aade 10 gotas de solucin de hexacianoferrato de potasio al beaker No. 2 Coloca 10 gotas de solucin de tiocianato de potasio en el beaker No. 3 Adiciona 20 gotas de solucin de yoduro frrico al beaker grande y llenarlo hasta

sus partes con agua Adiciona cuidadosamente la mitad del contenido del beaker grande al beaker

No. 1, la mitad del resto al beaker No. 2 y la solucin sobrante al beaker No. 3. Qu observa?

Qu pas?

Beaker No. 1. El ion yoduro, I, reacciona con el ion plomo, Pb2+, en el beaker, para formar un precipitado de yoduro de plomo, PbI2, de color amarillo:

Pb2+ + 2I PbI2 (s)

Beaker No. 2. El ion frrico, Fe3+, reacciona con el ion hexacianoferrato,

[Fe(CN)6]4, en el beaker, para formar el precipitado KFe2(CN)6, de color azul, tambin denominado azul de Prusia:

K+ + Fe3+ + [Fe(CN)6]4 KFe2(CN)6 (s)

Beaker No. 3. El ion frrico (Fe3+) reacciona con el ion tiocianato (SCN) para

formar el complejo [Fe(SCN)]2+ de color rojo sangre:

Fe3+ + SCN [Fe(SCN)]2+

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Para pensar ... Si sospechas que una solucin contiene iones plomo, Pb2+, cmo probaras que

tu sospecha es cierta? Cul es la caracterstica de una reaccin de precipitacin?

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14 Un polmero baboso

Indagando ...

Los polmeros son molculas de gran tamao que se forman cuando molculas, pequeas e idnticas, se enlazan entre s como los eslabones de una cadena.

Qu vamos a hacer?

En esta ocasin mezclaremos dos soluciones para formar un polmero. Le aadiremos un colorante verde para darle la apariencia de un material baboso.

Materiales

Solucin de alcohol vinlico al 4% Solucin de borato de sodio al 4% Vasos de cartn y un palillo para chuzos Colorante de alimentos (color verde) Guantes de plstico

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Procedimiento

Coloca 20 mL de alcohol vinlico en un vaso de cartn Aade 3 mL de solucin de borato de sodio Adiciona un poco de colorante Agita vigorosamente, en movimientos circulares, con el palillo para chuzos Cuando se haya formado el gel, retirarlo del vaso y continuar amasando con las

manos Examina cuidadosamente las propiedades del polmero

Qu pas?

Cuando la solucin de borato de sodio, Na2B4O5(OH)4.8H2O, se aade al alcohol vinlico, CH2CHOH, se forma un polmero. Este consta de miles de molculas de alcohol vinlico formando cadenas lineales conectadas entre s por molculas de borato de sodio:

CH2CHOH CH2CHOH CH2CHOH

| | | Na2B4O5(OH)4 Na2B4O5(OH)4 Na2B4O5(OH)4

| | | CH2CHOH CH2CHOH CH2CHOH

Para pensar ... Cules otros polmeros conoces de tu entorno cotidiano? Refleiona acerca de los usos de los polmeros en la vida moderna

48

15 Fabricando una superbola

Indagando ...

De manera similar a como se enlazan las cuentas de un rosario, molculas idnticas se conectan entre s para formar largas cadenas llamadas polmeros.

Qu vamos a hacer?

Mezclaremos dos soluciones para prepara un compuesto slido que tiene propiedades similares a las del caucho.

Materiales

Solucin de silicato de sodio (vidrio acuoso) Alcohol Vasos de cartn (2) Palillo para chuzos Toallitas de papel Gafas de seguridad y guantes

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Procedimiento

Coloca 20 mL de solucin de silicato de sodio en un vaso de cartn. Evita el

contacto con la piel En otro vaso de cartn, adiciona 5 mL de etanol Mezclar la solucin de etanol con la solucin de silicato de sodio Agita con el palillo para chuzos, con movimientos circulares, hasta obtener un

slido blando Tomar el slido en la palma de la mano y darle la forma de una esfera teniendo

cuidado de que no se desmigaje. recuerdas cmo se amasan los bueuelos? Puedes humedecer ocasionalmente la mezcla con un poco de agua

Ahora tienes una pelota saltarina! Puedes guardar tu superbola en una bolsa plstica. Si se desbarata, vuelve a

amasarla otra vez.

Qu pas?

El silicio, un elemento del mismo grupo del carbono, puede formar cuatro enlaces en la direccin de los vrtices de un tetraedro. En el silicato de sodio, Na4SiO4, cada tomo de silicio se encuentra enlazado a cuatro tomos de oxgeno:

Si

O

O O

O

Cuando la solucin de etanol, C2H5OH, reacciona con el silicato de sodio, dos molculas de alcohol reemplazan un par de oxgenos del ion silicato y se obtiene un polmero:

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SiO O

R

RR

R

SiO

SiO

R

RSiO

R

RSi

O

R

R R = C2H5O-

Para pensar ... Qu pasa con el agua de las soluciones cuando stas ya han reaccionado para

formar el polmero? Por qu los polmeros no pueden regresar a sus eslabones individuales de la

misma forma como se puede desbaratar una cadena?

51

16 Fabricando colbn

Indagando ...

Antiguamente los pegantes se hacan con almidn o a partir de una proteina de la leche llamada casena. sta se separa mediante un proceso denominado coagulacin.

Qu vamos a hacer?

Separaremos la casena de la leche y fabricaremos un pegante blanco similar al colbn .

Materiales

Leche desnatada Beaker de 250 mL Vinagre Bicarbonato de sodio Agitador de vidrio Embudo y papel de filtro Cilindro graduado

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Procedimiento

Coloca 125 mL de leche en el beaker de 250 mL Adiciona 25 mL de vinagre (es una solucin cida) Calienta la mezcla suavemente y agita constantemente hasta que se empiecen a

formar pequeos grumos Retira el calentamiento y continuar la agitacin hasta que aparezcan ms grumos Esperar a que los grumos se asienten Filtra por gravedad Presiona suavemente el papel de filtro para escurrir el lquido Regresar el material slido al beaker vaco Aade 30 mL de agua y agita Adiciona cucharadita de bicarbonato de sodio para neutralizar el vinagre

sobrante. Observe las burbujas de gas que aparecen. Si es necesario, adiciona ms bicarbonato hasta que no se formen ms burbujas

Ahora tienes un pegante casero!

Qu pas?

La protena de la leche se cuaja por efecto de la acidez y el calentamiento. La casena se presenta en forma de grumos o precipitado.

El vinagre sobrante, CH3COOH (ac), se neutraliza por accin del bicarbonato de sodio, NaHCO3, produciendo burbujas de dixido de carbono, CO2:

CH3COOH (ac) + NaHCO3 (ac) CH3COONa (ac) + CO2 (g) + H2O

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Para pensar ... Por qu el vinagre contribuye a la coagulacin de la leche? Cmo se preparan el queso y la mantequilla?

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17 Pigmentos de flores

Indagando ...

Los indicadores son una serie de compuestos, generalmente orgnicos, cuyos cambios de coloracin son muy tiles para detectar diversos grados de acidez o de basicidad. La mayora de ellos se obtienen a partir de reacciones complejas, pero algunos se extraen de flores o de plantas.

Qu vamos a hacer?

Prepararemos algunos indicadores naturales y luego los usaremos para establecer el grado de acidez (pH) de varias sustancias comunes en el hogar.

Materiales

Flores de color oscuro (rosas rojas, tulipanes, crisantemos, ...) Alcohol etlico, CH3COOH Tubos de ensayo (20) Beaker Jugo de limn Vinagre blanco Solucin de cido brico, H3BO3

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Solucin de polvo de hornear, bicarbonato de sodio, NaHCO3 Solucin de carbonato de sodio, Na2CO3 Solucin de borato de sodio (brax), Na2B4O5(OH)4.8H2O Limpiavidrios, agua de cal, agua mineral, vino blanco, shampoo, alka-seltzer

Procedimiento

Preparacin del pigmento

Coloca 30 mL de alcohol en un beaker pequeo Adiciona una cantidad apropiada de ptalos de la flor escogida para el

experimento Calienta con suavidad y con agitacin durante 5 min hasta que el pigmento

haya sido extraido de la flor Retira y descarta los ptalos

Preparacin de las soluciones patrn coloreadas

Rotular ocho tubos de ensayo en el siguiente orden: pH 2, pH 3, pH 5, pH 7, pH 8, pH 9, pH 12 y pH 14

Aade a cada tubo 10 mL de la solucin correspondiente: pH 2 Jugo de limn pH 3 Vinagre blanco pH 5 cido brico (evita el contacto con la piel) pH 7 Agua pH 8 Solucin de polvo de hornear pH 9 Solucin de brax (evita el contacto con la piel) pH 12 Solucin de agua mineral pH 14 Solucin de hidrxido de sodio, NaOH 0.1 M (evita el

contacto con la piel) Aade 30 gotas del indicador a cada tubo de ensayo. Agita para obtener un

color uniforme Anote los colores

Nivel de acidez (pH) de las soluciones del entorno hogareo

Disponer, en varios tubos de ensayo, de 10 mL de cada una de las soluciones comunes en el hogar

Aade 30 gotas del indicador a cada tubo y agita hasta obtener un color uniforme

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Comparar el color de las soluciones con el de los tubos de referencia y estimar el pH aproximado

Qu pas?

Muchas flores contienen pigmentos que pertenecen a un grupo de compuestos denominados antocianinas. Este colorante natural se extrae por accin del alcohol y el calor.

Para pensar ... Has odo hablar del azafrn? De qu planta se obtiene este pigmento natural? No hay claveles azules. Por qu se venden claveles azules en las floristeras?

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18 El repollo indicador

Indagando ...

No slo de las flores se pueden extraer pigmentos indicadores, tambin de muchas plantas y races.

Qu vamos a hacer?

Extraeremos el pigmento que le da el color caracterstico al repollo morado y lo usaremos para identificar la presencia de un cido o de una base.

Materiales

Hojas de repollo morado Vinagre Solucin de bicarbonato, NaHCO3 Beaker de 400 mL (2) Embudo y papel de filtro

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Procedimiento

Coloca las hojas de repollo en un beaker de 400 mL Calienta agua en el otro beaker hasta que hierva Aade con precaucin el agua caliente a las hojas de repollo Deja reposar hasta que todo se enfre Filtra la solucin de repollo y desechar las hojas Adiciona 30 gotas de la solucin de repollo a 10 mL de vinagre y otras 30 gotas a

10 ml de solucin de bicarbonato

Qu pas?

El agua hirviendo extrae las sustancias que le dan el color caracterstico a las hojas del repollo. Estos indicadores se tornan rojos en medio cido y verdes en medio bsico.

Para pensar ... Qu otras plantas y races serviran para extraer sustancias indicadoras? Sera ms eficiente usar alcohol en lugar de agua caliente?

59

19 Limones elctricos

Indagando ...

Muchas reacciones qumicas producen electricidad y, por supuesto, la electricidad tambin hace que ocurran muchas reacciones. La electricidad se debe a un flujo de electrones, el cual se manifiesta como un voltaje.

Qu vamos a hacer?

Usaremos varios limones y piezas metlicas para generar corriente elctrica. Los limones con los metales harn las veces de una pila, la cual nos servir para encender una pequea bombilla.

Materiales

Limones Piezas metlicas: alambre de nquel; moneda de $500; cintas de zinc, plomo,

hierro, cobre, magnesio y aluminio Alambre delgado de cobre con conectores Luz piloto

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Procedimiento

Hacer dos incisiones en el limn, separadas varios centmetros Selecciona dos metales diferentes e insertarlos en el limn Conectar el alambre delgado de cobre desde cada metal hasta la bombilla Ensayar todas las combinaciones posibles de metales Qu par de metales producen el ms alto voltaje?

Qu pas?

Cuando un par de metales se conectan con alambres, colocando de por medio una solucin conductora, los electrones fluyen de un metal a otro a travs del alambre. En el limn, cuyo jugo hace las veces de solucin conductora, el metal se oxida (pierde electrones) y el catin del metal disuelto se reduce (gana electrones):

Cu Cu2+ + 2e oxidacin

Ni2+ + 2e Ni reduccin

El metal disuelto se forma cuando el cido del limn reacciona con el electrodo metlico. En otros casos, uno de los metales se oxida y el cido del limn se reduce para generar hidrgeno:

Cu Cu2+ + 2e oxidacin

2H+ + 2e H2 (g) reduccin

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Para pensar ... Crees que se pueda almacenar una solucin de cobre en un recipiente de nquel?

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20 Huellas escondidas

Indagando ...

Dejamos impresiones en todo lo que tocamos con nuestros dedos. Esas impresiones se llaman huellas digitales y se hacen visibles por medios qumicos.

Qu vamos a hacer?

Dejars tus huellas digitales en un pedazo de papel y luego las hars visibles mediante un proceso qumico. Veremos que nunca son idnticas las huellas de dos personas.

Materiales

Papel blanco o tarjeta de cartulina blanca Cristales de yodo, I2 Erlenmeyer de 250 mL Mechero Pinzas Tijeras

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Procedimiento

Corta tiras de papel o cartulina de un ancho apropiado para que puedan ser

introducidas por la boca del erlenmeyer Presiona con fuerza uno de tus dedos sobre la tira de papel Coloca una pequea cantida de cristales de yodo en el erlenmeyer y calienta muy

suavemente con el mechero hasta que se empiecen a formar vapores violeta de yodo. (Realizar este experimento en una campana extractora)

Sujeta la tira de papel con las pinzas, por el lado opuesto a la huella, e introducirla dentro del erlenmeyer. Anota tus observaciones

Cubre la huella con una cinta transparente

Qu pas?

Cuando las personas sudan emiten a travs de los poros de la piel residuos de sales, grasas y cidos grasos. La exudacin es un mecanismo natural para mantener la piel hmeda y fresca. Cuando se toca algn objeto, algo de grasa queda impregnada como huella y esa pequea cantidad de grasa es la que se disuelve y reacciona con el yodo formando productos de color caf. La huella se hace visible!

Para pensar ... Qu pasara si antes de dejar tu huella en el papel te lavas las manos con jabn? Cul otro mtodo servir para revelar las huellas dejadas en un objeto?

64

21 Partir el agua en dos

Indagando ...

Las molculas de agua se componen de dos tomos de hidrgeno enlazados a un tomo de oxgeno. Se necesita energa para romper dichos enlaces, de modo que pueda formarse el hidrgeno gaseoso (H2) y el oxgeno gaseoso (O2). Cuando se aplica energa elctrica para lograr este propsito, el proceso se denomina electrlisis.

Qu vamos a hacer?

Construiremos un dispositivo para realizar la electrlisis del agua y separarla en hidrgeno y oxgeno gaseosos.

Materiales

Dos minas de grafito (sacarlas de un lpiz) Una pila de 9 V Placa portaobjetos Un recipiente plstico (sirve la base de un envase de gaseosa de 2 L Dos alambres con pinzas tipo caimn en cada extremo Solucin de sulfato de sodio, Na2SO4 Indicador cido-base: fenolftalena, azul de bromotimol o jugo de repollo morado

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Solucin de cido clorhdrico, HCl 1 M Solucin de hidrxido de sodio, NaOH 1 M

Procedimiento

Coloca un trozo de madera de balso a travs de dos huecos practicados en el

recipiente plstico, a manera de soporte para las minas de grafito:

Coloca agua en el recipiente plstico, aade 5 mL de solucin de sulfato de sodio

para obtener una solucin conductora y 20 gotas de indicador Conectar las dos barras de grafito a cada uno de los alambres y el extremo libre a

cada uno de los polos de la pila de 9 V Observa qu sucede en cada uno de los electrodos En la placa portaobjetos coloca 1 gota de cido y 1 gota de base, separadas entre

s unos 3 cm, a continuacin agregar a cada gota una gota de indicador (azul de bromotimol o extracto de repollo morado). Observa lo que ocurre.

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Qu pas?

En un electrodo se forma oxgeno gaseoso y un cido, en el otro se produce hidrgeno gaseoso y una base. Cuando el cido y la base se encuentran en el beaker, se forma agua. Al mismo tiempo, el hidrgeno y el oxgeno escapan en forma de burbujas.

En un electrodo: 2 H2O (l) 4 H+ (ac) + O2 (g) + 4 e El H+ es el cido y los electrones se dirigen por el alambre hacia la pila. En el otro electrodo: 4 H2O (l) + 4 e 2 H2 (g) + 4 OH (ac) Los electrones llegan desde la pila a la solucin y se produce una base, OH.

Para pensar ... Por qu no se utiliza agua pura para realizar la electrlisis? Cul es la funcin del indicador? Cul es la utilidad de la electrlisis?

67

22 La energa de una nuez

Indagando ...

Consumimos alimentos porque ellos suministran la energa que nuestro cuerpo necesita. Conocer cunta energa contiene cada alimento es muy importante para programar una dieta adecuada y lograr una alimentacin balanceada.

Qu vamos a hacer?

Determinaremos la cantidad de energa contenida en una nuez. Para lograr este propsito, debemos someter la nuez a combustin y usar el calor producido para calienta una determinada cantidad de agua. Por simplicidad, asumiremos que la nuez se compone en un 100% de grasa.

Materiales

Una nuez partida a la mitad (o un pedazo de coco) Clips Erlenmeyer de 125 mL Lata de verduras vaca, sin tapa y sin fondo, con entradas de aire en el extremo

inferior Termmetro Cilindro graduado de 100 mL

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Procedimiento

Pesa la porcin de nuez que se usar en el experimento. Anotar la masa Aade 100 mL de agua al erlenmeyer Anotar la temperatura del agua Sujeta la nuez con el clip como se muestra en la figura

Encender la porcin de nuez con un fsforo hasta que comience a arder.

Inmediatamente cubrirla con la lata de sopa Coloca el fondo del erlenmeyer dentro de la lata y cerca de la nuez encendida

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Coloca el termmetro dentro del erlenmeyer y anotar la mxima temperatura que alcanza el agua

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Qu pas?

La energa producida por la nuez ardiendo se expresa en caloras por gramo. Una calora es la cantidad de calor que se necesita para incrementar en 1 la temperatura de 1 g de agua:

Nmero de caloras = Cambio en temperatura (C) Volumen de agua (mL)

Energa producida por la nuez = nuez de porcin la de Masa

caloras de Nmero

Para pensar ... Qu aspectos contribuyen al error que se comete en la determinacin de la

energa de la nuez? Por qu una combustin no es 100% eficiente?

71

23 Polvo misterioso

Indagando ...

Muchas de las sustancias utilizadas en la cocina tienen propiedades qumicas muy interesantes. Algunas de ellas son cidos, bases, colorantes o productos blanqueadores.

Qu vamos a hacer?

Determinaremos las propiedades qumicas de varias sustancias comunes en la cocina. Seleccionaemos cuatro slidos (A, B, C, D) y tres lquidos (I, II, III). Luego identificaremos un polvo misterioso que puede contener A, B, C o D o una mezcla de ellos.

Materiales

Slidos A, B, C, D Lquidos I, II, III Lupa Placa de vidrio

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Procedimiento

Dibujar y rotular doce cuadrados iguales en una hoja de papel como se muestra

en la figura. Cubre la hoja con la placa de vidrio

Coloca una muestra de cada slido en el respectivo cuadrado y anotar las

propiedades fsicas (aspecto, color, tamao, solubilidad y forma de los cristales, ...)

Coloca una gota de cada lquido sobre cada slido de modo que se obtengan todas las combinaciones posibles lquido-slido. Observa los cambios qumicos que tengan lugar

Aade una gota de cada lquido a una muestra del polvo misterioso. Identificar de qu sustancias (A, B, C o D) se compone

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Qu pas?

Al adiciona gotas de cada lquido a cada slido, se observa si ocurre una reaccin qumica. sta puede evidenciarse por la formacin de un gas, un cambio de color o la formacin de un precipitado. Por ejemplo, si uno de los slidos es bicarbonato, NaHCO3, y uno de los lquidos es vinagre, ocurrir una reaccin qumica con produccin de CO2 que se detecta porque hay efervescencia:

NaHCO3 (s) + CH3COOH (ac) CH3COONa (ac) + CO2 (g) + H2O

Para pensar ... Por qu es tan til el bicarbonato en panadera? Si dos de los slidos presentan idnticas reacciones con los lquidos, se puede

conclur que son la misma sustancia?

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24 Blanqueador poderoso

Indagando ...

Muchos productos qumicos tienen propiedades decolorantes. Uno de ellos es el hipoclorito de sodio, NaClO.

Qu vamos a hacer?

Aadiremos unas gotas de blanqueador a una solucin coloreada para observa la desaparicin del color.

Materiales

Colorante rojo para alimentos Blanqueador Gotero Beaker pequeo Agua

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Procedimiento

Llena el beaker hasta la mitad con agua del grifo Agrega dos gotas de colorante al agua y agita hasta obtener un color uniforme Adiciona unas gotas de blanqueador al agua coloreada hasta que el color rojo

desaparezca Agregar nuevamente una gota del colorante al lquido incoloro en el beaker

Qu pas?

El blanqueador es una solucin de hipoclorito de sodio, NaClO. El oxgeno se desprende con facilidad de este compuesto y reacciona con el colorante para formar productos incoloros.

Para pensar ... Es verdad que el blanqueador sirve para prevenir el clera? Para qu se aade blanqueador a las piscinas?

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25 Jardn qumico

Indagando ...

Un gel es un tipo de coloide que tiene una apariencia semislida. El silicato de sodio, tambin llamado vidrio de agua, se usa para hacer geles y para recubrir los huevos a fin de preservarlos de agentes externos.

Qu vamos a hacer?

Utilzaremos dos sales de cobre para observa cmo crecen sus cristales en un gel de silicato de sodio y en presencia de diferentes metales.

Materiales

Solucin diluda de silicato de sodio, Na2SiO3 Solucin de cido actico, CH3COOH 1.0 M Solucin de sulfato de cobre, CuSO4 1.0 M Solucin de cloruro de sodio, NaCl al 10% Pedazos de metal: hierro (Fe), estao (Sn), plomo (Pb), zinc (Zn), magnesio (Mg)

y aluminio (Al) Tubos de ensayo de tamao mediano, con tapn Agitador

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Procedimiento

Prepara un tubo de ensayo para cada metal, con 10 mL de la solucin de cido

actico en el tubo Aade 25 gotas de solucin de sulfato de cobre a cada tubo Adiciona 10 mL de solucin de silicato de sodio a cada tubo agitando

continuamente. Evita salpicaduras porque el silicato de sodio es corrosivo. Deja los tubos en reposo durante la noche, o en un bao de agua tibia durante un

menor perodo de tiempo, hasta que el gel se forme Selecciona un metal e introdcelo bajo la superficie del gel Aade 5 gotas de solucin de cloruro de sodio al tubo y coloca el tapn Observa los tubos despus de varios das

Qu pas?

Los tomos de cobre en solucin carecen de dos electrones, por consiguiente estn en forma de iones positivos o cationes, Cu2+. Dichos cationes reaccionan con el metal en el gel para recuperar sus dos electrones y formar cobre metlico:

Cu2+ (ac) + Zn (s) Cu (s) + Zn2+ (ac)

Cada metal en el gel proporciona los dos electrones que requiere el catin Cu2+ y a su vez el metal pasa a la solucin en forma de iones.

Para pensar ... Con cul de los metales se forma cobre ms rpidamente? Por qu? Por qu la plata no servira para este experimento?

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26 Agujas de cristales

Indagando ...

Los slidos cristalizan en diferentes formas geomtricas o sistemas cristalinos. As por ejemplo, el cloruro de sodio cristaliza en cubos y el sulfato de cobre en forma de delgadas agujas.

Qu vamos a hacer?

Usaremos la sal de Epsom, MgSO4, para cristalizarla en forma de finas agujas.

Materiales

Sal de Epsom, MgSO4 Agua Un plato pequeo Un frasco de compota, con tapa Una cuchara Tijeras Cartulina negra

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Procedimiento

Llena el fraso con agua hasta la mitad Aade dos cucharadas de sal de Epsom Coloca la tapa y cerrar Agita el frasco vigorosamente durante dos minutos y deja reposar Recortar un crculo de cartulina del mismo dimetro del fondo del frasco Verter sobre el papel una pequea cantidad de la solucin del frasco Coloca la cartulina en el plato y dejarla en reposo durante varios das

Qu pas?

Los cristales del sulfato de magnesio son largos y delgados como agujas, pero se trituran para envarsarlos. A medida que el agua se evapora lentamente de la solucin en la cartulina, van apareciendo los cristales aglomerados en forma de agujas.

Para pensar ... Todos los slidos puros cristalizan en forma de agujas? Por qu no usar usar alcohol en lugar de agua?

80

27 Meteorlogo qumico

Indagando ...

Algunas sustancias qumicas cambian de color cuando se mezclan con agua. Otras sustancias qumicas deben su coloracin a las molculas de agua que estn enlazadas con ellas. El cloruro de cobalto es una sal muy interesante porque un papel humedecido con una solucin de esta sal tiene un color caracterstico, y cuando est seco tiene otro color.

Qu vamos a hacer?

Observaremos el color caracterstico del cloruro de cobalto, CoCl2, cuando se encuentra en presencia o ausencia de humedad.

Materiales

Solucin de cloruro de cobalto, CoCl2 Solucin de cloruro de sodio, NaCl Papel de filtro Beaker pequeo o recipiente plstico

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Procedimiento

Mezclar volmenes iguales de las dos soluciones en un beaker pequeo o en un

recipiente plstico Sumergir la mitad del papel de filtro en la mezcla, usando pinzas Deja secar el papel de filtro. Enrrollarlo alrrededor de un beaker o un tubo de ensayo con agua caliente para

acelerar el secado Notar la diferencia en el color del cloruro de cobalto cuando se encuentra

hmedo y cuando est seco Coloca el papel de filtro seco cerca de una ventana abierta en un da lluvioso y

observa qu sucede

Qu pas?

Los tomos de cobalto estn presentes en la sal como iones de carga 2+. Estos iones atraen los iones negativos como el Cl y el oxgeno de las molculas de agua. Cuando la mayora de los iones negativos alrrededor del ion Co2+ son molculas de agua, el ion cobalto absorbe luz y adquiere un color rosa caracterstico. Cuando el papel est hmedo, las molculas de agua se evaporan y ahora son los iones Cl los que rodean al Co2+ el cual toma un color azul. Las molculas de agua y los iones Cl son diferentes y por lo tanto causan que el cobalto absorba diferente cantidad de energa. A esto se deben los dos colores caractersticos del ion cobalto.

2 Co(H2O)62+ + 4 Cl Co(CoCl4) (s) + 12 H2O (l) rosa azul

82

Para pensar ... Qu propsito tiene la solucin de cloruro de sodio, NaCl? Cuntas veces puede oscilar, entre los dos colores, el papel de filtro con el

cloruro de cobalto? Sugiera una aplicacin prctica para el papel con el cloruro de cobalto

83

28 Pinturas a base de leche

Indagando ...

La mayora de pinturas se fabrican con pigmentos coloreados, combinados con un adhesivo, para mantenerlas suaves de modo que puedan aplicarse con un aergrafo o con un pincel.

Qu vamos a hacer?

Fabricaremos varios pigmentos mediante una serie de reacciones qumicas. Luego obtendremos un importante adhesivo por precipitacin de la caseina de la leche.

Materiales

Leche desnatada Vinagre Cloruro de calcio, CaCl2 Soda, Na2CO3 Sulfato de hierro y amonio, NH4Fe(SO4)2.3H2O Solucin de silicato de sodio, Na2SiO3 Ferrocianuro de potasio, K4Fe(CN)6 Cloruro de cobalto, CoCl2 Carbn activado

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Tubos pequeos, con tapn, para cada pigmento Papel de filtro Beaker de 250 mL Agitadores Licuadora Cpsula de porcelana Esptula de madera

Procedimiento

Fabricacin de los pigmentos

COLOR BLANCO

Coloca 0.30 g de cloruro de calcio en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva

Aade 0.30 g de carbonato de sodio al tubo, tapa y agita vigorosamente Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el

filtrado

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COLOR VERDE

Coloca 0.30 g de ferrocianuro de potasio en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva

Aade 0.20 g de cloruro de cobalto al tubo, tapa y agita vigorosamente. Evita cualquier contacto con el cloruro de cobalto pues es txico

Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el filtrado

COLOR CAF

Coloca 0.20 g de sulfato de hierro y amonio en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva

Aade 0.20 g de solucin de carbonato de sodio al tubo, tapa y agita vigorosamente

Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el filtrado

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COLOR NARANJA

Coloca 0.30 g de sulfato de hierro y amonio en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva

Aade 1.0 mL de solucin de silicato de sodio al tubo, tapa y agita vigorosamente

Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el filtrado

COLOR AZUL

Coloca 0.30 g de sulfato de hierro y amonio en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva

Aade 0.20 g de ferrocianuro de potasio, tapa y agita vigorosamente Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el

filtrado

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COLOR AZUL REY

Coloca 0.30 g de cloruro de cobalto en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva. Evita cualquier contacto con el cloruro de cobalto pues es txico

Aade 1.0 mL de solucin de silicato de sodio al tubo, tapa y agita vigorosamente

Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el filtrado

COLOR LAVANDA

Coloca 0.20 g de cloruro de cobalto en un tubo de ensayo. Adiciona agua caliente hasta la mitad del tubo y agita suavemente hasta que el slido se disuelva. Evita cualquier contacto con el cloruro de cobalto pues es txico

Aade 0.20 g de carbonato de sodio al tubo, tapa y agita vigorosamente Filtra la solucin y guarda el pigmento en el papel de filtro. Descarta el

filtrado

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Fabricacin del adhesivo a base de caseina Llena el beaker de 250 mL con leche hasta sus partes Calienta suavemente hasta que la leche comience a ebullir Suspende el calentamiento y adiciona, con agitacin, 10 mL de vinagre. Nota

la formacin de un precipitado Deja la leche en reposo durante unos segundos. Si el lquido es todava

blanco, aade un poco ms de vinagre hasta que el lquido sea claro Decanta el lquido cuidadosamente y remueve el agua del precipitado con

una toalla de papel Convierte el precipitado (caseina) en un polvo fino usando una licuadora

Fabricacin de las pinturas Coloca una pequea cantidad de caseina en una cpsula de porcelana y aade

agua hasta formar una pasta delgada Aade la misma cantidad de pigmento Mezcla la caseina y el pigmento, con una esptula, hasta obtener un color

uniforme. Se puede graduar la cantidad de caseina y/o pigmento Repite el proceso para cada pigmento Prepara pintura COLOR NEGRO aadiendo carbn activado a la caseina

Qu pas?

Pigmento blanco: carbonato de calcio, materia prima de las tizas

Ca2+ (ac) + CO32 (ac) CaCO3 (s)

Pigmento caf: hidrxido de hierro

CO32 (ac) + H2O HCO3(ac) + OH (ac)

Fe3+ (ac) + OH (ac) Fe(OH)3 (s)

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Pigmento azul: azul de prusia

K+ (ac) + Fe3+ (ac) + Fe(CN)64 (ac) KFe2(CN)6 (s)

Pigmento naranja: hidrxido de hierro mezclado con silicato de hierro

Fe3+ (ac) + OH (ac) Fe(OH)3 (s)

Pigmento azul rey: silicato de cobalto

Co2+ (ac) + SiO32 (ac) CoSiO3 (s)

Pigmento lavanda: carbonato de cobalto

Co2+ (ac) + CO32 (ac) CoCO3 (s)

Para pensar ... Qu otros pigmentos se usan para fabricar las pinturas de autos? Cmo saber si las pinturas que preparaste son a prueba de agua?

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29 Enzimas en la saliva

Indagando ...

Cuando se mastican algunos alimentos que contienen almidn, stos se mezclan con la saliva que posee una enzima denominada amilasa, la cual ayuda a convertir el almidn en pequeas molculas de azcar. El almidn se torna azul en presencia de yodo, pero no ocurre as con las pequeas molculas de azcar.

Qu vamos a hacer?

Le aadiremos saliva al almidn para convertirlo en azcar y evita que haya reaccin con una solucin de yodo.

Materiales

Solucin de almidn Solucin de yodo Solucin reguladora Beakers de 250 mL Goteros Probetas Azcar (destrosa o maltosa)

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Procedimiento

Ensayo para almidn Coloca 2 mL de solucin de almidn en un tubo de ensayo Aade una gota de solucin de yodo Observa el color azul profundo Adiciona una pequea cantidad de azcar a 10 mL de agua Aade una gota de solucin de almidn. Qu sucede?

Ensayo para la amilasa de la saliva Prepara una solucin de saliva: aade 100 mL de solucin reguladora a un

beaker de 250 mL y luego 2 mL de saliva hasta que se disuelva Adiciona 10 gotas de solucin de yodo al beaker Aade 20 gotas de solucin de almidn y agita. La solucin debe tomar un

color azul claro Deja la solucin en reposo durante unos minutos. Qu sucede?

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Qu pas?

El almidn reacciona con el yodo en la solucin para formar un complejo azul:

I2 + I I3

I3 + almidn almidn-I3

Cuando la amilasa, presente en la saliva, reacciona con el almidn se forman molculas de azcar las cuales no reaccionan con el yodo y el color azul desaparece.

Para pensar ... Qu alimentos contienen almidn? Las enzimas se destruyen con el calor. Cmo se puede demostrar este hecho

experimentalmente?

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30 Qumica de frutas magulladas

Indagando ...

Cuando las frutas se parten o se abren, ciertas enzimas llamadas enzimas oxidativas reaccionan con el oxgeno del aire y se forman productos que le dan el tpico color caf que aparece en las manzanas o en los bananos. La vitamina C presente en las frutas las protege de esa oxidacin.

Qu vamos a hacer?

Examinaremos lo que sucede cuando las frutas magulladas se exponen al aire y observaremos cmo la vitamina C previene el oscurecimiento debido a la oxidacin.

Materiales

Frutas frescas (preferiblemente manzanas) Solucin de vitamina C (100 mg de cido ascrbico/1000 mL solucin) Vinagre (cido actico al 5%) Jugo de frutas (naranja o tomate) Agua hervida 6 tubos de ensayo de 16 150 mm Gradilla para tubos Tapn para tubo de ensayo de 16 150 mm

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2 goteros Beaker de 100 mL Pipeta de 10 mL Bistur Rtulos pequeos o cinta de enmascarar

Procedimiento

Prepara 6 tubos de ensayo rotulados y colcalos en la gradilla: Tubo 1 abierto al aire Tubo 2 con agua hasta la mitad Tubo 3 lleno hasta el tope y con tapn Tubo 4 con solucin de vitamina C hasta la mitad Tubo 5 con jugo de frutas frescas hasta la mitad Tubo 6 con vinagre hasta la mitad

Corta la manzana en pequeos trozos de aproximadamente 5 cm 1 cm sin pelar

Magulla cada trozo e inmediatamente introdcelo en cada uno de los tubos

Asegrate de coloca un tapn en el tubo 3 Despus de 20 minutos inspecciona cada trozo de manzana Empleando como estndar la decoloracin ocurrida en el tubo 1, registra la

instensidad relativa de la decoloracin en los otros tubos

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Qu pas?

En el tubo 1 el trozo de manzana se oxid al mximo. Escribe, con tus propias palabras, lo que le ocurri a los otros trozos de manzana. En el tubo 1 todo el trozo de manzana se expuso a la accin del oxgeno atmosfrico y se oxid en su totalidad. El trozo del tubo 2 se oxid menos ya que slo estuvo sometido a la accin del oxgeno disuelto en el agua. El trozo del tubo 3 no sufri ninguna oxidacin debido a que no estuvo en contacto con el oxgeno. El trozo de manzana en el tubo 4 estuvo protegido por la solucin de la vitamina C (un inhibidor o antioxidante).

Para pensar ...

Por qu se acostumbra aadirle jugo de limn a la ensalada de frutas? Por qu unas frutas se oxidan ms rpidamente que otras?

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31 Nitrgeno en el cabello

Indagando ...

Los organismos vivos contienen nitrgeno en muchas de sus clulas. El cabello est formado en su mayor parte de una protena llamada queratina, la cual tambin est presente en las uas, las plumas, la madera y la piel. Las protenas son una clase de polmeros que estn formados por unidades individuales de aminocidos y todos ellos contienen nitrgeno.

Qu vamos a hacer?

Detectaremos el nitrgeno presente en el cabello convirtindolo en amonaco, NH3, el cual es una base dbil

Materiales

Muestra de cabello Oxido de calcio (CaO) Papel tornasol rojo (indicador) Solucin diluda de amonaco (NH3) Tubos de ensayo Pinzas para tubo de ensayo Mechero Agitador de vidrio

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Procedimiento

Introduce una muestra de cabello en el fondo de un tubo de ensayo empleando

una varilla de vidrio y procurando que quede un poco suelto Adiciona aproximadamente 1.0 g de xido de calcio, CaO Agrega agua al tubo de modo que cubra justamente la muestra Calienta suavemente el tubo hasta que el contenido comience a ebullir Humedece una tira de papel tornasol rojo y colcalo en la boca del tubo Cuando el papel se torne azul, atrae con tu mano hacia tu nariz los vapores que

emanan del tubo. Por ningn motivo inhala directamente los vapores del tubo o de la solucin que contiene amonaco. Nota el olor caracterstico de este gas

Haz la prueba de olor con una solucin de amoniaco diludo. Comparar con el olor del tubo que contiene la muestra de cabello

Qu pas?

Al someter al calor la muestra de cabello en presencia de xido de calcio, la protena del cabello libera amonaco el cual tiene un carcter bsico que puede ser detectado

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por el cambio de color en la tira de papel tornasol y tambin por su olor caracterstico. Algunas sustancias y condiciones apropiadas como el calor, el alcohol, los cidos, las bases y los detergentes, descomponen o desnaturalizan las protenas. En este experimento, cuando el xido de calcio reacciona con el agua, se forma hidrxido de calcio, Ca(OH)2, una base fuerte:

CaO (s) + H2O (l) Ca(OH)2 (ac) + calor

Para pensar ... A qu se debe el olor caracterstico del cabello cuando se quema? Por qu el cabello se torna blanco con el paso del tiempo?

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32 Manzanas podridas

Indagando ...

Las frutas frescas, como por ejemplo las manzanas, contienen todos los ingredientes para un proceso de fermentacin: levadura, azcar y otros carbohidratos, y agua. Cuando la fruta carece de oxgeno, las enzimas en la levadura producen alcohol etlico, y si se suministra un exceso de oxgeno tambin se puede producir vinagre.

Qu vamos a hacer?

Utilizaremos manzanas para producir alcohol etlico y vinagre mediante un proceso de fermentacin.

Materiales

Manzanas maduras Cuchillo Beaker Mortero o licuadora Colador Botella con tapn horadado Tubo de vidrio delgado

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Manguera de plstico (30 cm)

Procedimiento

Corta las manzanas, con su cscara, en pedazos pequeos Usar el mortero (o la licuadora) para triturar los pedazos Coloca los pedazos en el colador y presiona hasta que se obtenga todo el jugo Aade el jugo de manzana al frasco hasta unos 4 cm de la tapa Disponer el frasco con el tapn, el tubo de vidrio y la manguera plstica como se

muestra en la ilustracin Deja en reposo durante 2-3 das

Qu pas?

El azcar en la manzana reacciona para producir alcohol:

C6H12O6 (ac) 2 C2H5OH (l) + 2 CO2 (g) enzimas

Para pensar ... Cmo se determina si las enzimas de la levadura han producido alcohol etlico o

vinagre? Qu evidencia indica que ha tenido lugar un cambio qumico? Por qu se dej la cscara de las manzanas?

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33 Pectina en jugos de frutas

Indagando ...

Las frutas contienen pectina, un polisacrido compuesto de unidades individuales de azcar que por efecto del licuado se convierten en delicioso jugo.

Qu vamos a hacer?

Indagaremos sobre la actividad de la enzima pectinasa, esencial para la conversin de las grandes molculas de pectina en estado coloidal a pequeas molculas individuales de azcar.

Materiales

Salsa de manzana, 250 g Enzima pectinasa Goteros 10 recipientes pequeos de plstico Cilindro graduado de 100 mL Embudo Papel de filtro para caf Embudo Rtulos

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Procedimiento

Rotular pares de recipientes o beakers con la cantidad de pectinasa que se usar

en cada prueba: 0 mL, 0.25 mL (5 gotas), 0.50 mL (10 gotas), 0.75 mL (15 gotas ), 1.0 mL (20 gotas)

Adiciona una cantidad igual de salsa de manzana a uno de cada par de

recipientes, alrededor de 50 mL. La cantidad exacta no importa siempre y cuando sea aproximada

Adiciona las gotas de pectinasa a los recipientes de salsa de manzana de acuerdo

con los rtulos.

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Agita y deja la salsa en reposo durante 10 minutos Empleando embudo y papel de filtro, filtra el jugo dentro de los recipientes

vacos de cada par

Emplear un cilindro graduado limpio para mide el volumen de jugo producido en cada caso.

Elaborar un grfico de concentracin de pectinasa (en gotas o en mililitros) en el eje X versus el volumen del jugo en el eje Y.

Qu pas?

La salsa de manzana se convirti en jugo de manzana por accin de la enzima pectinasa. La pectina es una mezcla de polisacridos, es decir un polmero de cadena larga que consta de pequeas molculas de sacridos. Mediante la accin enzimtica ejercida

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por la pectinasa, se rompen los enlaces que unen las molculas de sacridos que forman las grandes molculas coloidales en la salsa, produciendo el jugo el cual es liberado por las clulas de pectina.

Para pensar ... Cul fue el efecto de la pectinasa con relacin a la cantidad de jugo obtenido? Qu aplicacin prctica tiene la adicin de pectinasa a la pulpa de fruta?

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34 Magia del polvo para hornear

Indagando ...

Cuando comes buuelos o tortas te agrada que estn ligeras y esponjosas. El polvo para hornear se aade en la preparacin de estas recetas para producir dixido de carbono que hace que la masa se esponje.

Qu vamos a hacer?

Analizaremos qu cido: tartrato, fosfato cido o alumbre se encuentra presente en el polvo para hornear.

Materiales

Polvo para hornear Solucin saturada de hidrxido de calcio, Ca(OH)2, o cal cido clorhdrico, HCl 0.10 M cido ntrico, HNO3 0.10 M Solucin de cloruro de bario, BaCl2 Solucin de molibdato de amonio, (NH4)2MoO4 Tubos de ensayo Pirex Beaker pequeo Mechero

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Balanza Cpsula de porcelana Tapn horadado con manguera de desprendimiento Lmina cubreobjetos Pinza para tubo de ensayo Embudo y papel de filtro

Procedimiento

Determina el peso de un tubo de ensayo vaco Agrega un poco de polvo para hornear Determina el peso del tubo ms el polvo para hornear Calienta el tubo durante 3 minutos

Deja enfriar el tubo y pesarlo de nuevo Comparar el peso del residuo slido despus de calienta y el peso inicial del

polvo para hornear. La diferencia corresponde al peso de CO2 producido.

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Mtodo para identificar las sustancias que se producen al calienta Aade otra muestra de polvo para hornear a un tubo de ensayo limpio,

coloca un tapn con una manguera de desprendimiento hacia una solucin saturada de Ca(OH)2 y calienta el tubo. Para verificar que se forma CO2 (g), ste debe reaccionar con la solucin de Ca(OH)2 para producir carbonato de calcio, CaCO3, de aspecto lechoso

Adiciona a un tubo de ensayo, limpio y seco, una nueva muestra de polvo para hornear, coloca un tapn horadado y calienta, a continuacin sostener sobre el agujero una lmina cubreobjetos fra y observa si se condensa vapor de agua sobre su superficie

Identificacin del cido presente en el polvo para hornear Coloca 10 g de polvo para hornear en un beaker pequeo Aade 50 mL de agua Observa el gas que se forma

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Cuando se acabe la efervescencia, filtra la solucin Aade 5 mL del filtrado a cada uno de tres tubos de ensayo: Tubo No. 1: Aade de 3 a 5 gotas de solucin de cloruro de bario, BaCl2, y de 3 a 5 gotas de solucin de cido clorhdrico. La formacin de un precipitado blanco de sulfato de bario, BaSO4, indica que el polvo para hornear contiene alumbre Tubo No. 2: Aade de 3 a gotas de solucin de cido ntrico, HNO3, y de 3 a 5 gotas de solucin de molibdato de amonio, (NH4)2MoO4. Calienta en agua caliente. Si se forma un precipitado amarillo, el polvo para hornear contiene fosfato de calcio Tubo No. 3: Coloca el contenido de este tubo en una cpsula de porcelana y evaporar a sequedad. Si aparece un residuo e color negro, el polvo para hornear contiene tartrato de sodio

Qu pas?

Cuando el polvo para hornear se calienta, se descompone en CO2 y vapor de agua:

2 NaHCO3 (s) Na2O (s) + 2 CO2 (g) + H2O (g) El CO2 es el causante del crecimiento o esponjamiento del pan y de la masa para hornear tortas y otros productos de panadera. Cuando el CO2 pasa a travs del agua de cal, se forma un precipitado de carbonato de calcio, CaCO3, de color blanco:

CO2 (g) + Ca(OH)2 (ac) CaCO3 (s) + H2O (l)

El polvo para hornear tambin contiene un cido slido. Su funcin es reaccionar con el NaHCO3 cuando se agrega agua. Si el cido es, por ejemplo, tartrato:

NaHCO3 (s) + KHC4H4O6 (ac) NaKC4H4O6 (ac) + CO2(g) + H2O (l)

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Para pensar ... La levadura es un producto qumicamente similar al polvo para hornear? Debera depender la cantidad de polvo para hornear que se aade a una masa

de la altura del sitio sobre el nivel del mar?

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35 Coagulacin de la leche

Indagando ...

Un mtodo para coagular la leche y producir queso es aadirle una enzima llamada renina. Deben existir iones de calcio para que dicha enzima acte.

Qu vamos a hacer?

Investigaremos el papel del calcio en la coagulacin de la leche cuando se aade una enzima como la renina.

Materiales

Leche fresca Renina Citrato de sodio slido Solucin de cloruro de calcio, CaCl2, 1% Tubos de ensayo y tapones (3) Goteros Bao de agua Termmetro

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Procedimiento

Prepara un bao de agua a 37 C Llena los tubos de ensayo con leche fresca, hasta la mitad Aade una pequea cantidad de enzima al tubo 1 Aade una pizca de enzima y de citrato de sodio al tubo 2 El tubo 3 es un control. No adiciona nada en l Coloca los tubos en el bao de agua Examina los tubos despus de 5 min

Qu pas?

La renina convierte la proteina de la leche, llamada casena, en paracasena. El calcio reacciona con la paracasena para formar molculas desbalanceadas y la leche se coagula. Los iones de calcio se pueden eliminar de la leche aadiendo citrato de sodio: Na3C6H5O7 (ac) + Ca2+ NaCaC6H5O7 (s) + 2 Na+ Cuando los iones de calcio no se encuentran presentes, las molculas de paracasena no pueden causar la coagulacin.

Para pensar ... Usando la solucin de CaCl2, cmo se podra demostrar que los iones de calcio

son necesarios para la activacin de la enzima? Qu sucede con los iones de calcio cuando se aade el citrato de sodio?

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Por qu se dej la cscara de las manzanas?

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36 Fosfatos en la Coca-Cola

Indagando ...

Uno de los ingredientes importantes de las gaseosas es el cido fosfrico, H3PO4. Sirve para preservar la bebida y darle su dulce sabor.

Qu vamos a hacer?

Detectaremos e identificaremos el fosfato presente en una bebida gaseosa y tambin en un detergente.

Materiales

Una coca-cola u otra gaseosa similar Detergente para lavar 5 tubos de ensayo Papel indicador (para mide el pH) Goteros Mezcla de magnesia Fosfato de sodio, Na3PO4, u otro fosfato Solucin de cido clorhdrico, HCl 1.0 M

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Procedimiento

Prueba para fosfatos empleando fosfato de sodio Coloca aproximadamente 0.50 g de fosfato de sodio, Na3PO4, en un tubo de

ensayo, aade agua hasta la mitad y agita e hasta que el slido se disuelva Humedece una tirita de papel indicador y verificar para pH bsico.

Chequear pH bsico

Adiciona solucin de HCl 1.0 M, gota a gota, hasta obtener un pH neutro

Chequear pH neutro

Adiciona el contenido de un gotero lleno con la mezcla de magnesia

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Coloca el tubo a un lado y observa. La lenta formacin de un precipitado

blanco que gradualmente desciende al fondo del tubo, confirma la prueba de fosfatos. Este tipo de prueba se denomina en anlisis qumico prueba testigo

Prueba de fosfato en la gaseosa Repite la prueba anterior pero utilizando un tubo de ensayo limpio y seco. En

lugar del Na3PO4 y el agua utilizar coca-cola u otra gaseosa La gaseosa seguramente es cida, de modo que no se requiere aade cido

clorhdrico Prueba de fosfato en detergentes Repite nuevamente la prueba anterior pero en lugar de coca-cola usar una

pequea cantidad de detergente y agrega agua hasta la mitad del contenido del tubo

Asegrate de mide el pH de la solucin con papel indicador, puede ser necesario adiciona cido clorhdrico para que la solucin sea neutra

Qu pas?

En el caso de que la bebida contenga sales del cido fosfrico, al adiciona un compuesto cido se produce un sedimento blanco, lo mismo sucede con respecto a los detergentes. La mezcla de magnesia, la cual consiste de cloruro de magnesio (MgCl2), cloruro de amonio (NH4Cl) y solucin de amonaco (NH3), cuando es adicionada a la solucin cida conteniendo fosfatos, produce un precipitado blanco de fosfato de amonio y magnesio, el cual confirma la presencia de fosfatos de acuerdo con la siguiente reaccin:

Mg2+ (ac) + NH4+ (ac) + HPO42- (ac) MgNH4PO4 (s)

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Para pensar ... A