La magia de la Química

Ficha didáctica del alumnado1er ciclo de Secundaria

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¿Recuerdas?

· Definición· La escala de pH· Indicadores

En el taller hemos aprendido adistinguir las sustancias ácidas de lasbásicas. Decimos que una sustanciaes ácida cuando su valor de pH estáentre 1 y 7. Serán neutras aquellascuyo valor de pH sea 7 y básicas lasde pH mayor que 7, hasta 14.

1. Ácidos y bases

• ¿Recuerdas cuales de éstas sustancias eran ácidas y cuales básicas?

AmoniacoSalfumán (HCl)LimónAgua

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• Hemos utilizado un papel indicador de pH para revelar el carácter ácido obásico de estas sustancias. En este caso, la escala sólo cubre del 1 al 10.Asocia cada sustancia del ejercicio anterior con un color aproximado.

AmoniacoSalfumán (HCl)LimónAgua

• ¿Recuerdas el nombre del indicador casero que hemos empleado en el taller?¿Y la verdura de la que lo obtuvimos?

Extintor casero

• Completa la frase:

El bicarbonato sódico (sal de frutas) es unasustancia ………….. que reacciona conel ácido cítrico del zumo del limónen una reacción de …………...

• En esta reacción se ha desprendido un gas. ¿Sabrías decir cuál? Búscalo en laexpresión química de la reacción, que te mostramos a continuación.

NaHCO3 (bicarbonato sódico) + HAc (ácido cítrico) NaAc (Sal) + H2O + CO2

• El fuego es también una reacción química que necesita de un gas para producirse.Este gas se encuentra en el aire que respiramos. ¿Sabes cuál es?

•Hemos utilizado la neutralización para construir un extintor casero, de hecho hemosapagado una vela empleando la química. ¿Cómo funciona?

2. ReacciónÁcido-base

Cuando las mezclamos, las sustanciasácidas reaccionan con las básicas. Seconoce como neutralización, ya quesi añadimos las cantidadesadecuadas podemos llegar a unamezcla que no sea ni ácida ni básica,si no neutra. Como hemos visto en eltaller, las reacciones químicas sepueden emplear para nuestrobeneficio.

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¿Recuerdas?

¿Qué es la densidad?

• Ordena, de manera intuitiva, los siguientes objetos de mayor a menor densidad

• ¿Recuerdas la columna de líquidosque fabricamos en el taller?El agua quedaba siempre al fondoy sobre ella el aceite. Más arriba aún el alcoholcoloreado. Obsérvala otra vez y completa las frases:

El agua es …….. densa que el aceite.

El alcohol es ………..denso que el aceite.

• ¿Si pesamos 1 kilo de agua y lo vertemos sobre 5 kilos de aceite, cuál de los líquidosquedará arriba y cuál abajo? ¿Por qué?

Hemos descubierto qué es ladensidad pesando y midiendovolúmenes de tres líquidos: agua,aceite y alcohol. Además hemospodido comprobar como las cosas sehunden o flotan en el agua enfunción de su densidad, no de supeso.

3. Densidad

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¿Recuerdas?

Clavo de HierroMadera de IPE AceitePiedra pómez

Alcohol

Aceite

Agua

En el interior de un líquido todas las fuerzas se anulan porquetodas las moléculas chocan constantemente unas con otras entodas direcciones.

• Completa la frase:

La tensión ……………. se manifiesta porque en la superficie de un líquido las moléculasinteraccionan con el …….. y no con otras moléculas de ………..

• ¿Cuál crees que es la forma que toma el agua en la superficie cuando llenamos unvaso? Si no lo sabes realiza tú mismo el experimento, llena un vaso, hasta la mitad porejemplo, y observa la capa de la superficie a través del vaso.

Esto se debe a que las moléculas de agua, además de tener fuerzas entre sí, sientenatracción por el vidrio del recipiente. En este caso “trepan” por las paredes del vaso en unfenómeno que se conoce como capilaridad.

¿Recuerdas?

El agua ha sido protagonista tambiénen esta sección. Hemos hablado dela tensión superficial que permite aalgunos insectos posarse sobre susuperficie o que nos golpea cuandocaemos en plancha en una piscina.

4. Tensión superficial

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• ¿Cuáles de estas cosas crees que están hechas de polímeros?

• El poliacrilato de sodio que hemos visto en el taller es un polímero superabsorbenteporque…

a) Reacciona con el agua y esta desaparece.b) Contiene largas cadenas que atrapan el agua no dejándola escapar.c) Se calienta y el agua e evapora.

DefiniciónPolímero superabsorvente(poliacrilato de sodio)

Los polímeros están por todaspartes. Son largas cadenas que estáncompuestas por unidades que serepiten a las que llamamosmonómeros. En el taller has vistodos polímeros con posibilidadesdistintas: ser superabsorbentes ohacer nieve artificial. Pero tambiénlos hay comestibles como el almidón,que es una larga cadena en la que serepite como unidad la glucosa(azúcar). Búscalo en la etiqueta de laharina de maíz, por ejemplo.

5. Polímeros

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¿Recuerdas?

Pañales Agua Canicas de cristal

Ositos de goma Bolsas de plástico Pan

Material

Harina de maizPovidona yodada (Betadine o similar)AguaPalo o cubierto de maderaRecipiente de plástico

Preparación de un fluido no newtoniano

Prepararemos una mezcla de harina de maíz y agua tal que permita sumergir unutensilio de madera hasta el fondo sin mayor resistencia pero que sea densa yconsistente (las cantidades varían mucho en función de la harina y agua empleadas).

Llamamos fluidos no newtonianos a aquellos cuyas propiedades varían en función demagnitudes como la velocidad de acción. A efectos prácticos pueden comportarsesimultáneamente como sólidos o como líquidos, sin cambiar ni su composición ni sutemperatura u otra propiedad física. El fluido que hemos preparado tiene estacapacidad de ser sólido y líquido a la vez. Depende de cómo lo “tratemos”.

Para no parar de aprender

En este experimento demostraremosla naturaleza polimérica del almidón.Exploraremos las propiedades de losfluidos no newtonianos yrealizaremos “la prueba del almidón”con Yodo.

1. La prueba del almidón Extra

experimentos

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Gránulos de almidón en células de patata. Fotografía de microscopio

electrónico

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Experiencia 1

Sumerge lentamente el utensilio de madera. Observa qué ocurre.Ahora golpea rápidamente la superficie del mismo o intenta mover el cubierto,dentro del fluido, rápidamente. ¿Qué ha ocurrido esta vez?

Hemos preparado un fluido no newtoniano

Esta mezcla presenta distintas propiedades en función de la velocidad con la quela manejemos. Cuando la manipulamos lentamente fluye y no ofrece resistenciacomo si de un líquido normal (newtoniano) se tratara. Sin embargo, al intentarsumergir algo de manera rápida (golpeándolo por ejemplo) responde como loharía un sólido, es decir, no se deforma y no deja que ningún objeto lo penetre.

Experiencia 2

Observa el color amarillo intenso de la povidona yodada. Añade unas gotas deeste líquido a la mezcla de maicena y agua. ¿Qué ocurre?

Remueve la mezcla y observa cómo desaparece el color.

El almidón es un polímero

En la maicena encontramos una gran concentración de un polímero de reserva:el almidón. Un polímero es una macromolécula en la que se repiten unidades demoléculas más sencillas, todas ellas unidas por enlaces fuertes covalentes. Porejemplo, el almidón es un polímero de reserva energética en el que encontramosunidades de GLUCOSA unidas entre sí formando una larga cadena de miles deeslabones. Al añadir Iodo este se entrelaza, de manera débil, con estas cadenas,quedando atrapado temporalmente en el almidón. Este complejo de almidón-Yodo es de color morado. Si dejamos pasar el tiempo o batimos la mezcla el Yodose evapora y recuperamos la mezcla original.

Material

LecheColorante alimenticioJabón líquido (lavavajillas)Bandeja de plástico

Procedimiento

Tomaremos la leche y la verteremos sobre la bandeja. Añadiremos gotas decolorante alimenticio en su superficie, formando varios círculos en toda la bandeja.Tomaremos la botella de jabón y comenzaremos a echar gotas en distintos puntos dela bandeja, comenzando por las esquinas, poco a poco, observando lo que ocurrecon detenimiento. Automáticamente, sin que nosotros toquemos nada, los colorescomienzan a moverse mezclándose y revoloteando. Se puede seguir añadiendojabón y viendo cómo produce el movimiento del líquido.

Para no parar de aprender

Cómo ya hemos visto, todos loslíquidos presentan una tensión en susuperficie. En este divertidoexperimento la romperemos.

2. Romper la tensión superficial de la leche Extra

experimentos

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Repaso a la tensión superficial

TODOS los líquidos presentan una resistencia a ser penetrados, le hemosllamado “tensión superficial”. Imaginemos que somos una gota de leche en elinterior de la bandeja… todas las gotas que están a nuestro alrededor nos estánempujando y nosotras a todas ellas, en todas direcciones, estamos rodeadas deforma que todas las fuerzas que hacemos las unas sobre las otras se anulan. Estasituación cambia para las gotas que están justo en la superficie. Todas las gotas a sualrededor le están empujando pero como por encima no hay ninguna gota, esta gotatiene una fuerza que no se anula y que la propulsa hacia arriba, esa fuerza es latensión superficial. Es la misma que sentimos cuando nos “chocamos” con lasuperficie del agua en una piscina si nos tiramos en plancha.

Explicación del experimento: Tensoactivos

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La tensión superficial de un líquido sepuede romper. Si lo hacemos, el mensajese transmitirá desde el punto en el que lahemos roto hasta la otra punta de lasuperficie ya que hemos alterado lasfuerzas que afectaban a dicha superficie.

¿Cómo se rompe?Empleando jabones, que es exactamente lo que hemos hecho en este experimento.Hemos roto la tensión superficial de la leche y las moléculas o gotas de la superficiehan comenzado a moverse libremente sobre ella haciendo que los colores semuevan a su vez. Los jabones se llaman también tensoactivos precisamente por estacapacidad de alterar la tensión en los líquidos.

Recursos online

Blog de cienciashttp://zientziakultura.com

Blog de experimentoshttp://www.quimicefa.com/

Recursos de Física y Química del Berritzegunehttps://sites.google.com/site/zientziahezkuntzaekimena/fis-kim-1

Sección de educación del Consejo Superior de Investigaciones Científicas http://www.csic.es/web/guest/educacion

Fundación Española para la ciencia y la tecnologíahttp://www.fecyt.es/fecyt/home.do

Clases de química onlinehttp://www.quimitube.com/

Visor java de código abierto para visualizar estructuras químicas en 3Dhttp://jmol.sourceforge.net/

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