1. Declaración de intenciones:

La finalidad de este artículo es únicamente informativa, por lo cual el autor del mismo no se responsabiliza del

mal uso que se pueda hacer de la información aquí expuesta. Concretamente, el experimento aquí mostrado

está orientado hacia una finalidad recreativa y/o de divulgación científica.

2. Material necesario:

Para la realización del experimento , se requiere:

- Una botella de plástico vacía y limpia; que puede ser un botellín de un tercio de litro, un botellín de

medio litro, una botella convencional de litro y medio o una garrafa de 5 litros.

- Papel de aluminio.

- Aguafuerte o salfumant.

- Una balanza de precisión para medir mejor las cantidades.

3. Fundamentos básicos y explicación teórica del experimento:

El aguafuerte es un líquido ampliamente comercializado en supermercados y otros establecimientos que

contiene ácido clorhídrico (HCl) en una concentración aproximada del 20% en masa, es decir, en cada

kilogramo de aguafuerte encontramos aproximadamente 200 gramos de este ácido.

De modo general, al mezclar un ácido de cualquier tipo con un elemento metálico se libera hidrógeno gaseoso

en grandes cantidades, aunque la mayoría de estas reacciones se realizan de un modo muy lento, llevando

incluso horas. En el caso concreto del aluminio y del aguafuerte, se produce una reacción altamente

exotérmica (es decir, se libera calor) en un tiempo relativamente corto. La liberación de hidrógeno gaseoso y el

carácter exotérmico de la reacción serán los dos pilares fundamentales sobre los cuales se apoya nuestro

experimento. Por una parte, el hidrógeno llenará la botella ejerciendo presión y desencadenando la explosión

de la misma. El calor liberado en la reacción ayudará también a la detonación, ya que ablandará las paredes

interiores del recipiente, favoreciendo la rotura del mismo.

4. Cálculos estequiométricos:

La reacción química que se produce entre el aluminio y el ácido clorhídrico es la siguiente:

( ) ( ) ( ) ( )

Como podemos observar, a partir del ácido clorhídrico (que se encuentra en disolución acuosa) y del aluminio

sólido, se produce una reacción con liberación de energía térmica o calorífica, quedando como productos el

hidrógeno gaseoso y el cloruro de aluminio en estado sólido. A continuación procedemos a ajustar la reacción:

( ) ( ) ( ) ( )

Una vez que tenemos la ecuación química ajustada, esta será la base para nuestros cálculos.

La finalidad de esta parte del artículo es hallar las cantidades necesarias de aguafuerte y aluminio para la

realización del experimento. Un buen comienzo puede ser el hecho de saber cual es la presión que

necesitamos para que la botella explote. La mayoría de fabricantes garantizan que sus botellas de plástico

aguantan una presión de 700 kPa, lo cual equivale aproximadamente a 7 atmósferas de presión (7 veces la

presión atmosférica). No obstante, una botella en buenas condiciones puede soportar incluso presiones algo

mayores, y hay que tener en cuenta siempre que existen ciertos márgenes de seguridad. Debido a todo esto,

para nuestro experimento someteremos a la botella al doble de presión, es decir, a 14 atm. De este modo

podemos garantizar casi con total seguridad la explosión. Los cálculos que vienen a continuación son

importantes en el sentido de que nos permiten saber las cantidades necesarias para forzar la explosión sin

desencadenar tampoco una reacción demasiado agresiva. Pensemos que, por ejemplo, un explosivo de este

tipo con cantidades demasiado pequeñas podría llegar a no explotar (ya que no se consigue llegar a la presión

a la que rompe), pero introduciendo en la botella cantidades exageradamente grandes estamos

desencadenando una reacción demasiado violenta que no se traducirá en una mayor fuerza de explosión: la

b0tella explota a una presión determinada, y por el hecho de introducir cantidades enormes de material se

generará muchísimo mas gas en el interior, pero la botella seguirá explotando en el momento en que se

alcance la presión de rotura. Por tanto, el determinante a la hora de decidir lo potente que será la explosión no

es la cantidad de aluminio y ácido que introduciremos en la misma, sino la calidad estructural de la botella (una

botella de buena calidad explotará con una presión mas elevada que una de baja calidad, que quizás detone

antes incluso de alcanzar las 7 atm en su interior). Los cálculos están pensados para una botella de 500ml. En el

caso de una botella de otra capacidad, al final de este apartado se muestran las cantidades necesarias.

Contamos con una botella de 0,5 litros de volumen:

La presión necesaria para la explosión es de 14 atmósferas.

N0s guardaremos estos datos para más adelante. Ahora, retornemos a la ecuación química de la reacción:

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( ) ( )

Seguidamente, calculamos la masa molecular de los compuestos que intervienen e la reacción:

( )

( )

( )

( ) ( )

Por tanto, nuestra ecuación queda así:

( ) ( ) ( ) ( )

Recordemos que 1 mol de cualquier sustancia gaseosa ocupa (a 1 atm de presión), un volumen de 22,4 litros.

Por lo tanto, esa misma cantidad de gas ocuparía, a 14 atm de presión:

Si sabemos que 1 mol de hidrógeno sometido a 14 atmósferas de presión (la necesaria para forzar la explosión)

ocupa un volumen de 1,6 litros, podemos calcular por proporcionalidad los moles de hidrógeno necesarios

para que en una botella de 0,5 litros se produzca una presión de 14 atm.

Por tanto, para la explosión de la botella serán necesarios 0,3124 moles de hidrógeno gaseoso.

Anteriormente hemos calculado las masas moleculares de los compuestos, así que sabemos que 1 mol de

hidrógeno gaseoso tiene una masa de 2 gramos. Por tanto:

Sabemos que necesitamos 0,625 gramos de hidrógeno para la explosión. Ahora calculamos por

proporcionalidad la cantidad de reactivos necesarios:

( ) ( ) ( ) ( )

( ) ( ) ( )

( )

( )

En el caso del ácido, es necesaria realizar una pequeña conversión. Como vamos a utilizar aguafuerte, que

tiene un 20% de HCl, la cantidad de aguafuerte necesaria será:

No obstante, es poco cómodo trabajar con líquidos y su masa. La densidad del aguafuerte es

aproximadamente de 1.18 g/ml. Por tanto, el volumen de 113,9 g de aguafuerte será:

Por tanto, para la explosión serán necesarios 5.625 g de papel de aluminio y 96.5 ml de aguafuerte; en el caso

de una botella de 500ml. Para botellas de otras capacidades, basta con calcular proporcionalmente,

obteniendo los siguientes resultados:

Botella de… Aluminio necesario Aguafuerte necesaria

0.3 l 3.38 g 57.9 ml

0.5 l 5.625 g 96.5 ml

1.5 l 16.875 g 289.5 ml

5 l 56.625 g 965 ml

5. Detonación y seguridad:

Para detonar la bomba basta con introducir el aguafuerte en la botella, introducir seguidamente el papel de

aluminio en forma de pelotas o “churros”, cerrar la botella y alejarse 10 metros como mínimo. Se observará

como en los primeros 20 segundos no ocurre nada, pero a partir de ese momento el líquido del interior

empieza a burbujear y otros 20 segundos mas tarde se produce la explosión. La reacción tarda siempre un

tiempo en iniciarse, mas que suficiente para que el experimento sea seguro. Como consejo, es importante que

el aguafuerte no toque ninguna parte del cuerpo, aunque si esto ocurre tampoco sería grave, basta con lavar la

zona. Una vez explotada, la botella, en su interior quedará agua (la parte del aguafuerte que no era ácido) y un

sólido negro que es cloruro de aluminio. Este compuesto es muy tóxico por lo cual es conveniente depositar la

botella en un contenedor y no inhalar los gases que salgan de la misma (el hidrógeno no es tóxico, pero podría

arrastrar partículas del cloruro de aluminio). También hay que tener en cuenta que la botella estará caliente

debido a la reacción, por lo que es recomendable esperar unos segundos antes de cogerla.

DR