Laboratorio de Química.

En esta sección se incluyen fotos y videos obtenidos en un laboratorio de Química de la Facultad de Ciencias Exactas, en la Universidad Nacional de La Plata. Aquí mostraremos experimentos algo complicados o peligrosos, que no pueden hacerse en la cocina de casa pero que son entretenidos e instructivos.

Las fotos que se ven a continuación se pueden ampliar con un clic:

 

El dióxido de nitrógeno (NO2) es un gas de color rojizo, como se ve en el balón. Pero al enfriarlo a la temperatura del nitrógeno líquido (-196 C) se convierte en un sólido blanco.

El elemento iodo es un sólido de color negruzco, que cuando se calienta pasa a la fase gaseosa con un hermoso color violeta, según se observa en la figura.
El ácido sulfúrico concentrado es un poderoso deshidratante. Al actuar sobre el azúcar común, que es un hidrato de carbono, descompone sus moléculas con un gran desprendimiento de calor, dejando un resto de carbono elemental de color negro.
Se muestra un depósito de mercurio sobre una lámina de cobre, que se produce al mojar la lámina con una solución de nitrato mercúrico.
El agua oxígenada se descompone rápidamente cuando entra en contacto con una pequeña cantidad de permanganato de potasio. En la foto se ve como el oxígeno que se desprende aviva fuertemente una pequeña llama.
Al sumergir un alambre de cobre en una solución de nitrato de plata, la plata metálica se deposita sobre el alambre en forma de hermosos cristales aciculares. Simultáneamente, algo de cobre se disuelve y confiere un color celeste a la solución.
En la figura se muestran dos pilas formadas por limones en los cuales se han insertado trozos de chapa de cobre y de zinc, que actúan como electrodos. Cada pila es capaz de suministrar 1 voltio, de manera que al conectar en serie dos pilas, como se muestra en la figura, se obtiene una diferencia de potencial de 2 voltios, suficiente para encender un LED rojo.
En una variante del experimento "El color de los metales", de este capítulo de Química, se muestra en la figura como la llama de alcohol metílico adquiere un color característico de la sal metálica que tiene en solución. Los colores corresponden, de izquierda a derecha, a cloruro de potasio, ácido bórico, cloruro de sodio y cloruro de litio.
Así como es posible depositar plata metálica sobre una superficie de vidrio utilizando nitrato de plata y un agente reductor, otros metales como el cobre pueden ser depositados mediante una reacción química similar a partir de una sal de cobre, como puede apreciarse en la figura.
En la figura puede verse el color de una solución obtenida licuando repollo colorado con agua (centro), y de la misma solución en medio ácido (izquierda) después de agregarle vinagre, y en medio alcalino (derecha) después de agregarle bicarbonato de sodio. Esos colores se deben a las antocianinas, sustancias que poseen muchos vegetales y cuyo color depende del pH (grado de acidez o alcalinidad) de la solución.

 

Vemos a continuación algunos videos de reacciones químicas, haciendo clic sobre las figuras:  
El hidrógeno es el elemento químico más liviano, mucho más liviano que el aire. Por esa razón se lo empleaba a principios del siglo XX para llenar globos y dirigibles, como el famoso Hindenburg, con sus 245 m de largo. Pero, como se ve en el video, es muy inflamable. Así fué como de aquel dirigible quedó solo el recuerdo...
La reacción de una solución de nitrato de plata con una sustancia reductora como la hidracina o la glucosa genera un depósito de plata metálica, según se observa en el video. Con este proceso se fabrican los espejos comunes.
A mediados del siglo pasado dos investigadores rusos, Belousov y Zhabotinsky, descubrieron una reacción química que aparentemente avanzaba y luego retrocedía... Luego se demostró que se trataba del resultado de varias reacciones, en un mecanismo complejo. En el video se muestra una reacción similar, distinta de la original, donde se observa un cambio periódico de color.
Cuando el anhidrido carbónico en estado sólido ("nieve carbónica", cuya temperatura es de -78º C) se echa en un recipiente con agua, se observa un intenso burbujeo del gas, que se disuelve en parte, acidificando la solución (disminuyendo el pH). En este video se observa como esa variación de pH provoca una variación en el color de la solución, que contiene una mezcla de indicadores (colorantes cuyo color depende del pH).
El indigo carmin es un colorante usado en la industria de la alimentación y en medicina. Su color en solución acuosa depende del pH pero también del grado de oxidación de la molécula. En el video se muestra una solución que contiene el colorante y glucosa, en un medio alcalino. La glucosa mantiene al colorante en su forma reducida (color amarillo), pero al agitar la solución parte del oxígeno del aire contenido en el frasco se disuelve y oxida al colorante, que adquiere un color rojo y finalmente verde. Esa reacción es espontáneamente reversible.
El amoníaco puede reaccionar con el oxígeno del aire y esa reacción química es catalizada por el óxido de cromo (III). En el video se muestra lo que ocurre cuando se introduce una cuchara con dicromato de amonio que se está descomponiendo térmicamente para generar ese óxido de cromo, en un recipiente lleno de aire y de amoníaco gaseoso. La reacción que mencionamos se produce sobre las partículas del óxido y el calor producido mantiene incandescentes a las partículas, que semejan una lluvia de fuego.
El sulfuro de carbono es un líquido muy volátil de olor desagradable, cuyos vapores son capaces de arder en una atmósfera de óxido nitroso con una hermosa llama azul. Se muestra aquí la propagación de la llama en una probeta llena con una mezcla de esas dos sustancias. Esta reacción puede terminar en una explosión si las proporciones de las sustancias son adecuadas.
Muchas sustancias orgánicas de origen vegetal reaccionan fácilmente con el oxígeno del aire en presencia de una llama cuando están en forma de polvo muy fino. Esas reacciones han ocasionado violentas explosiones en los silos de cereales al generarse en el interior del silo una nube de partículas microscópicas al manipular el cereal. Se muestra en el video como arde instantáneamente una nube de almidón de maíz al entrar en contacto con una llama.
Si se disuelve acetato de sodio en agua caliente puede prepararse una solución sobresaturada, que contiene mucha más sal que si se prepara a temperatura ambiente. Sin embargo esa solución es inestable si se la lleva nuevamente a temperatura ambiente, de manera que al ponerla en contacto con algunos cristales del sólido se consigue que el exceso de sal solidifique instantáneamente, como puede verse en el video.
En una variante del experimento anterior, puede verse la inmediata formación de cristales cuando en una solución sobresaturada de acetato de sodio se sumerge una varilla con un cristalito de esa sustancia pegado en su extremo. En los dos experimentos, la formación del sólido está acompañada del desprendimiento de calor y la masa de cristales se calienta notablemente.
El acetileno es un gas incoloro cuya fórmula es HCCH y que reacciona violentamente con el cloro gaseoso para formar HCl y carbón. En el video puede apreciarse lo que ocurre en una probeta llena con cloro al agregar un trocito de carburo de calcio, que reacciona con el líquido del fondo para formar acetileno.

La fluoresceina es un compuesto orgánico que posee la notable propiedad de absorber luz de longitud de onda relativamente corta para luego re-emitirla como luz verde brillante. En el video puede observarse esa emisión de luz cuando se echan algunos cristales de fluoresceina en un tubo de vidrio lleno de agua e iluminado lateralmente con luz ultravioleta. Esta sustancia se utiliza en algunos campos de la medicina y también encuentra usos como marcador de la presencia de pérdidas en cañerías o para comprobar la continuidad de cursos de agua naturales.

 

"Demostraciones de laboratorio: la Química en acción"
Eduardo L. Varetti, EUDEBA, Buenos Aires, 2017.

Este libro puede ser útil para los docentes que enseñan Química y que necesitan algunas ideas para desarrollar en el laboratorio. Se describen unas 100 demostraciones de distinta complejidad, algunas muy simples e inofensivas y otras que requieren cumplir estrictamente con las normas de seguridad.
El libro ha sido escrito bajo la premisa de que la Química es una ciencia eminentemente experimental y como tal debe ser presentada y enseñada.

 

 

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La Página de la Ciencia. 08/17