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1.

La aguja de Buffon

Material: -

Una superficie con líneas paralelas ( pude servir una hoja de papel sobre la que se han dibujado varias líneas) Una aguja, palillo de longitud igual a la distancia entre líneas. Procedimiento: ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Deja caer, de forma lo más aleatoria posible, la aguja sobre la superficie. Anota el número de tiradas y el número de veces que la aguja corta a una línea. El cociente entre el número total de tiradas y el número de veces que la aguja corta a una línea tiende a π/2 (se parecerá tanto más cuanto mayor sea el número de tiradas) 2 ⋅ nº tiradas π= n º de veces que la aguja corta a una línea Explicación Georges Louis Leclerc (1707-88) Conde de Buffon fue un celebre naturalista francés autor de una monumental Historia Natural. Hoy en día su nombre aparece asociado a un problema denominado “La aguja de Bufón” que relaciona el númeroΠ con el lanzamiento de una aguja sobre una superficie rayada. Buffon demostró que si lanzamos, al azar, una aguja de longitud L sobre una superficie en la que hay dibujadas líneas paralelas separadas una distancia D, la probabilidad de que la L ⋅π aguja corte a una línea es: 2⋅ D 0∠Y ∠ D 0∠θ ∠ Π Si L ∠ D Corta

⇔

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

L

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S

θ

en

≥

Y d [senθ ] d [cosθ ] = cosθ ; = − senθ dθ dθ F(θ) = L Sen θ π

Pr obabilidad de corte = p[Y < Lsenθ ] =

∫

L+L 2L = π ⋅D π ⋅D nº veces corta 2⋅ L 2L P[corte] = = = π ⋅ D nº Lanzamientos π ⋅ D 2 ⋅ L ⋅ nº Lanzamientos π= n º cortes D

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

Lsenθ ⋅ dθ

0

π ⋅D

π [ − L cos θ ]0 =

π ⋅D

=

− L cos π + L cos θ = π ⋅D

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2.

La cromatografía

Material:

-

Una tira de papel de filtro. Rotuladores o bolígrafos de distintos colores. Un vaso de precipitados. Un poco de alcohol.

Procedimiento:

-

-

Recorta una tira de papel de filtro de unos 4 cm de ancho y que sea un poco más larga que la altura del vaso. Enrolla un extremo de la tira en un bolígrafo de manera que el otro extremo llegue al fondo del vaso. Dibuja una mancha con un rotulador negro en el extremo libre de la tira, a unos 2 cm del borde. Echa en el vaso alcohol, hasta una altura de 1 cm aproximadamente. Sitúa la tira dentro del vaso de manera que el extremo quede sumergido en el alcohol; pero la mancha tiene que quedar fuera. Se puede tapar el vaso para que el alcohol no se evapore. A medida que el alcohol va ascendiendo a lo largo de la tira, arrastra consigo los diversos pigmentos que contiene la mancha de tinta. Como no todos los pigmentos los arrastra con la misma velocidad, al cabo de un rato se ven franjas de colores. Repite la experiencia utilizando diferentes tintas y también puede aplicarse a disoluciones coloreadas como, té cargado, lombarda, café, tabaco, salsa de tomate, jugo de remolacha etc.

La cromatografía es una técnica de separación de sustancias que se basa en las diferentes velocidades con que se mueve cada una de ellas a través de un medio poroso arrastradas por un disolvente en movimiento.

Los biólogos, médicos y químicos necesitan separar los componentes de una mezcla para su identificación.

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3.

Principio de Arquímedes

Material: 3 vasos grandes Un huevo Agua Sal Procedimiento: Llena dos vasos con agua. Añade a uno de ellos sal poco a poco. Revolviendo con una cuchara, trata de disolver la mayor cantidad posible. Coloca el huevo en el vaso en el que has disuelto la sal: observarás como queda flotando. Pon el huevo y agua hasta que lo cubra y un poco más, en el tercer vaso. Añade agua con sal, de la que ya tienes, hasta que consigas que el huevo quede entre aguas (ni flota ni se hunde) Si añades en este momento un poco de agua, observarás que se hunde. Si a continuación añades un poco del agua salada, lo verás flotar de nuevo. Si vuelves a añadir agua, otra vez se hundirá y así sucesivamente. Un procedimiento para distinguir un huevo fresco(de reciente puesta) de otro que lleva en las estanterías de la tienda mas tiempo del necesario, se basa en que con el paso del tiempo la burbuja de aire presente en el interior del huevo se hace más grande y los huevos pasados de fecha flotan mejor que los recién puestos. Explicación Sobre el huevo actúan dos fuerzas, su peso (la fuerza con que lo atrae la Tierra) y el empuje ( la fuerza que hace hacia arriba el agua) Si el peso es mayor que el empuje, el huevo se hunde. En caso contrario flota y si son iguales, queda entre dos aguas. El empuje que sufre un cuerpo en un líquido, depende de tres factores:

E = d . Vc . g -

La densidad del líquido. El volumen del cuerpo que se encuentra sumergido. La gravedad.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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4.

El ludión o diablillo de Descartes

Material:

-

-

Una botella de plástico transparente de 1,5 litros. Si es posible de tapón de rosca. Un tubito de plástico transparente en el que se suelda con un mechero y se añaden trozos de estaño o de un material denso. Se prueba de forma que, en esas condiciones tiene que flotar. Luego se suelda por el otro extremo con el mechero y se hace un agujero por el extremo que contiene el material denso con un alfiler calentado con el mechero. Se introduce en la botella llena de agua y tiene que flotar. Se cierra la botella y se presiona la botella lo suficiente, observando como el diablillo desciende hasta el fondo. Al disminuir la presión ejercida, el diablillo asciende de nuevo.

Explicación

Al presionar la botella se trasmite una presión según el Principio de Pascal en todas las direcciones y a todos los puntos y por tanto al agujero del diablillo entrando más agua aumentando su peso y haciendo que este se hunde. Al dejar de presionar la botella sale agua por el agujero del diablillo y este empieza a subir al tener menor peso. Esto es una consecuencia del Principio de Arquímedes que dice que todo cuerpo parcial o totalmente sumergido en un fluido experimenta un empuje vertical ascendente que es igual al peso del fluido desalojado. Fue obra de Descartes. El nombre de “Ludión” se debe a que su propósito era eminentemente lúdico.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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5.

Mide tu tiempo de reacción Material:

-

Una regla de unos 50 cm.

Procedimiento:

-

Pide a un amigo que sostenga la regla como se indica en la figura y que la deje caer. Sitúa tus dedos sobre el cero y cuando veas que la suelta, cierra los dedos sobre ella. Anota la distancia que ha caído la regla. Vendrá indicada por la división que se encuentre debajo de tus dedos. Repite varias veces hasta que obtengas valores fiables.

Explicación

La distancia que ha caído la regla depende de tu tiempo de reacción. Si no se tiene en cuenta el rozamiento con el aire, un cuerpo que cae libremente, partiendo del reposo, recorre una distancia vertical que viene dada por la fórmula: 1 d : distancia recorrida d = gt 2 2 g : aceleración de la gravedad (9,8 m/s2) t :tiempo que dura la caída d Despejando de la expresión anterior, el tiempo de reacción será: t = 2 g Si se expresa la distancia (d) en cm y se tiene en cuenta que la aceleración de la gravedad (g) vale 980 cm/s2. El tiempo de reacción expresado en segundos será: t = 0,045 d Una aplicación: Es coger un billete de 2000 pts que tiene una longitud inferior a la distancia que ha caído la regla y hacerles ver a los alumnos que es imposible atraparlo al cerrar los dedos. La apuesta es que el que lo logre atrapar se lo queda.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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6.

Fabricación de jabón

Materiales y cantidades:

Aceite de oliva 20 ml. Disolución de 32 g de NaOH en 100 ml de agua. Disolución caliente saturada de NaCl 20 ml. Etanol 12 ml. 1 Vaso de precipitados de 100 ml. 2 Vasos de precipitados de 250 ml. 1 Probeta de 100 ml. 1 Varilla para agitar. 1 Soporte de aro y rejilla. 1 Pinza y doble nuez. 1 Mechero. Procedimiento: Se ponen 20 ml de aceite de oliva en el vaso de precipitados de 100 ml, se añade 12 ml de etanol y 20 ml de la disolución de NaOH. Se coloca el vaso de 100 ml dentro del vaso de 250 ml (sin que se toquen las paredes) y se añade agua al vaso de 250 ml hasta cubrir el nivel de la mezcla (baño María). Luego se calienta el agua del baño lentamente, agitando la mezcla para que se emulsionen los componentes. Si el vaso de la mezcla se llena de espuma, se retira el fuego unos momentos hasta que la espuma descienda. Hay que continuar calentando durante unos 30 minutos, añadiendo un poco de agua si la mezcla se pone muy dura. Para saber si el jabón está en su punto se echa una gota de la mezcla sobre agua y se tiene que observar que se produce espuma. El jabón formado se pasa a un vaso de precipitados de 250 ml mientras aun está caliente y se le añaden 20 ml de agua caliente saturada de NaCl. A continuación se agita la mezcla y se deja reposar toda la noche.

Explicación

La limpieza es en nuestra civilización, además de una exigencia higiénica, una necesidad social. Las personas debemos presentarnos pulcras y aseadas y lo mismo cabe decir de nuestras casas y enseres y para conseguirlo empleamos buena parte de nuestro tiempo y de nuestro dinero. Es cierto, que continuamente aparecen en el mercado más detergentes que facilitan o permiten facilitar nuestra tarea: jabones de belleza, detergentes que “lavan más blanco”, cremas que cuidan los muebles, lavavajillas antigrasas, etc. Reacción de Saponificación Grasa (éster) + álcali → jabón (esterato de sodio) + glicerina ¿Cómo lava el jabón? -------------------------------------Cola hidrófoba

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OO Cabeza hidrófila

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1- Rebaja la tensión superficial del agua. Al añadir jabón al agua, las cabezas hidrófilas de sus moléculas se unen al agua, disminuyendo la tensión superficial de la gota y esta se aplasta más que si la gota fuera de agua sola y el agua moja así más el tejido. Mientras que las colas hidrófobas de las moléculas de jabón se unen a la grasa y favorece el desprendimiento de esta quedando la grasa flotando en el agua jabonosa en forma de pequeñas micelas. 2- Impide que la suciedad se deposite de nuevo en los tejidos. Las micelas están cargadas eléctricamente y son del mismo signo por lo que la repulsión electrostática impide que la suciedad se deposite de nuevo sobre la ropa. El agua sola no resulta un buen agente limpiador. Por eso en nuestras casas añadimos jabón o detergente al agua de lavar. La preparación del jabón es una de las más antiguas reacciones químicas de las que se tiene noticia. Fue conocido por los griegos y romanos- se ha encontrado los restos de una fábrica de jabón entre las ruinas de Pompeya -. Durante siglos la elaboración del jabón fue una tarea casera en la que empleaban cenizas vegetales y grasas animales o vegetales. En la segunda mitad del s. XIX se produce el desarrollo de la industria del jabón, sustituyendo las cenizas vegetales por hidróxido de sodio o de potasio. La combinación de uno de los hidróxidos con diferentes grasas como: sebo, aceite de oliva, de palma, de coco, etc. Produce diferentes tipos de jabones a los que se puede adicionar, según el uso a que se destinen, colorantes, perfumes, desinfectantes, etc.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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7.

Tres Reacciones Endotérmicas 1ª Reacción

Material:

-

Un erlenmeyer de 125 ml ó 250 ml. Una tabla de madera, corcho o conglomerado. Una varilla agitador. Una balanza. Una espátula.

Reactivos:

-

32 g de Ba (OH)2.8 H2O (0,1 mol, aprox.)

-

11 g de NH4Cl (0,2 moles, aprox.)

Procedimiento:

-

Poner unas gotas de agua en el trozo de tabla y colocar sobre ellas el erlenmeyer. Una vez pesadas las cantidades indicadas de ambos reactivos, colocarlas en un erlenmeyer y con una varilla-agitador, hacer molinillos en el mismo sentido de giro, para mezclar bien los reactivos. Al cabo de unos 30 segundos empezará a detectarse olor a amoniaco y la formación de una apreciable cantidad de líquido. Si se toca el erlenmeyer se nota frío, y si el ambiente está húmedo, se recubre de escarcha. La temperatura de la mezcla desciende desde la ambiental hasta unos -25 ºC ó –30 ºC, en uno o dos minutos, y permanece por debajo de los –20 ºC durante unos minutos. La reacción que tiene lugar en el erlenmeyer enfriará rápidamente a la tabla, helando el agua, y ambos (tabla y erlenmeyer) se pegan de modo que se pueden levantar de la mesa juntos. Precauciones: Las sales solubles de bario son venenosas al ingerirlas. En contacto con la piel las sales de amonio y de bario pueden producir ligeras irritaciones o reacciones alérgicas. Por tanto, arrastrar y lavar bien con agua abundante los productos de esta reacción. La inhalación de vapores concentrados de amoniaco producen edema del tracto respiratorio, espasmo de la glotis y asfixia. 2ª Reacción Material:

-

Un vaso de precipitados de 50 ml. Un mortero. Una varilla. 3 g de tiocianato de amonio.

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-

6 g de hidróxido de bario octahidratado.

Procedimiento:

-

Se trituran y pulverizan bien por separado 3 g de tiocianato de amonio y 6 g de hidróxido de bario octahidratado. Se introducen en un vaso de precipitados de 50 ml y se mezclan bien con una varilla. Observaremos como la mezcla se vuelve líquida, produciéndose amoniaco y se enfría entre –5 ºC y –10 ºC de forma que la superficie del vaso se recubre con una capa de hielo proveniente de la humedad ambiente.

2NH4SCN(s) + Ba(OH)2.8H2O → Ba+2(aq) + 2SCN-(aq) + 2NH3(g) + 10H2O(l)

3º Reacción Material:

-

Un tubo de ensayo. Un termómetro.

Procedimiento:

-

En una hoja de papel, preparamos una mezcla de cloruro de amonio y nitrito sódico. Se echa la mezcla en un tubo de ensayo. La mezcla ha de alcanzar un par de dedos de altura en el tubo de ensayo. Añadir agua de grifo alcanzando las tres cuartas partes del tubo. Tapando el tubo con el dedo, se agita fuertemente. Se coloca un termómetro dentro del tubo y se observa la temperatura.

Explicación:

La reacción que tiene lugar: NH4Cl + NaNO2

= NH4NO2 + NaCl

Si ahora calientas suavemente, se produce la descomposición del nitrito amónico con desprendimiento de nitrógeno: Según la reacción: NH4NO2 +

Q

=

2H2O + N2

Los procesos endotérmicos no son tan conocidos como los exotérmicos. Un ejemplo de fenómeno endotérmico: Si ponemos el hielo en contacto con las manos, estas se enfrían y el hielo se funde al absorber calor de las manos; pero en este caso se trata de un proceso físico.

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8.

La Bandera Catalana/Aragonesa

Material:

Una hoja de papel de filtro. Para cada bandera. Tres brochas.

-

Procedimiento:

Se impregna toda o parte de la hoja de papel de filtro con una brocha de una disolución de cloruro de hierro (III) de color amarillo. Luego con la otra brocha (o con los dedos mojados) se pintan unas bandas de una disolución de sulfocianuro de potasio y aparece el color rojo del ion sulfocianuro de hierro (III).

-

Explicación

La reacción que ocurre es: 6SCN- + Fe+3 → Fe(SCN)6-3(rojo oscuro)

9.

La Bandera Valenciana Igual que la anterior sólo que hay que añadir una barra trasversal de color azul. Se consigue con otra brocha impregnada de una disolución de ferrocianuro de potasio, formándose un ferrocianuro férrico (azul Prusia).

Explicación

La reacción que tiene lugar es: 4Fe3+ + 3[Fe(CN)6]-4

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→ Fe4[Fe(CN)6]3

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10.

Pasta dentífrica

Material :

-

Tubo de pasta dentífrica vacío. Mortero con mano. 150 g de carbonato de calcio en polvo (mármol molido) 100 g de glicerina. 25 g de talco. 5 g de esencia de menta que se compra en la droguería. Agua destilada. Alcohol etílico.

Procedimiento:

-

-

Se busca un tubo a ser posible de plástico de pasta dentífrica vacío que se abre por la parte inferior, limpiándolo muy bien con agua y detergente, aclarándolo con agua destilada. Se limpia un mortero con agua y detergente, aclarándolo con agua destilada y finalmente se aclara con alcohol etílico. Mezcla todos los ingredientes en el mortero hasta obtener una pasta homogénea. Al final llena el tubo que has limpiado con esta pasta.

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11.

Simulación de un medidor de índice de alcoholemia

Material:

-

Vidrio de reloj. Una balanza. Un vaso de precipitados de 250 ml. Una probeta de 100 ml. Una probeta de 10 ml. 9 tubos de ensayo de 10x100 mm. Una espátula. Una varilla. Una gradilla. Un gotero.

Reactivos: -

Dicromato de potasio Ácido sulfúrico 96% Alcohol

Procedimiento:

-

-

Se disuelve 40 ml de ácido sulfúrico en 40 ml de agua destilada. (Recordar que se añade ácido sulfúrico sobre el agua en la vitrina). A continuación se añade a la disolución 0,1 g de dicromato de potasio agitando bien. La disolución alcohólica se prepara diluyendo 1 ml de alcohol en 99 ml de agua destilada. Se cogen 9 tubos de ensayo en una gradilla y se numeran con etiquetas de 0 al 8 y en cada uno de ellos se ponen 2 ml de la disolución de dicromato. A cada tubo se le añade tantas gotas de la disolución alcohólica como indica el número de su etiqueta. Así aparecerá una gradación de colores que va desde el naranja al verde, dependiendo de la cantidad de alcohol. Se cogen tres tubos de ensayo y se les añade a cada uno 2 ml de la disolución de dicromato y se pone en cada uno un número de gotas distinto, siempre menor de 7. Comparando con los tubos patrones su color, se puede saber el número de gotas de alcohol que tiene cada uno.

Explicación

El Breathalyzer es un medidor del índice de alcoholemia, en él una disolución de dicromato de potasio y ácido sulfúrico reacciona con alcohol. La disolución de dicromato es de color naranja, la intensidad de esta coloración varia, como consecuencia de la reacción, al disminuir la concentración de dicromato; cuando ha reaccionado todo, la disolución toma color verdoso. A la disolución de dicromato se le añade una de nitrato de plata que actúa como catalizador para que la reacción trascurra en menos de 1,5 minutos y van en una ampolla; si el aire expulsado contiene alcohol, este reacciona con el dicromato y produce un cambio de color según la cantidad de alcohol. Las coloraciones se determinan mediante un espectrofotómetro.

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12.

Determinar el porcentaje de Cu y Al en las monedas de 100 pts

Material:

6 monedas de 100 pts. Un nonius. Una balanza que aprecie décimas de gramo. Datos: densidades del Cu = 8,94 g / cm3 y del Al = 2,70 g / cm3. Procedimiento: -

Calcular el volumen de las 6 monedas apiladas midiendo su diámetro y el espesor. Pesar la 6 monedas. Calcular la densidad resultante experimentalmente y analíticamente.

Medidas:

-

Diámetro 24,5 mm Espesor 2,9 mm Peso de las 6 monedas 55,8 g

Cálculo: ⎛ 2,45 ⎞ 3 El volumen: V = π ⋅ R 2 ⋅ h = 3,14⎜ ⎟ ⋅ 6 ⋅ 0,29 = 8,20 cm 2 ⎠ ⎝ m 55,8 = 6,8 g / cm 3 La densidad: ρ = = V 8,2 X Masa de Cu Y masa de Al X + Y = 55,8 ρ (Cu ) 8,94 = ρ ( Al ) 2,70 Resolviendo: X= 41,99 g de Cu 75,25% de Cu Y=13,81 g de Al 24,75 % de Al 41,99 + 13,81 = 6,8 g / cm 3 La densidad media ρ = 8,2

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13.

Cálculo de la densidad de un gas

Material:

-

Un cristalizador. Una probeta de 500 ml. Un erlenmeyer. Un tapón perforado con tubo de vidrio. Una goma. Media pastilla de aspirina efervescente. Una balanza que aprecie décimas de gramo. Agua destilada.

Procedimiento:

-

-

-

Se hace el montaje colocando el erlenmeyer con una cantidad de agua antes de añadir la pastilla y en el tubito que sale del corcho que tapona el erlenmeyer se coloca una goma que se mete por la parte baja de la probeta que está invertida y llena de agua sobre el cristalizador. Primero se pesa el trozo de pastilla. Luego se pone el erlenmeyer con una cantidad de agua sobre la balanza anotando su peso y a continuación se añade el trozo de pastilla. Así sabemos inicialmente cuanto pesa el erlenmeyer , el agua y el trozo de pastilla. A medida que se desprenden gases, la pesada que marca la balanza disminuye y empieza a aparecer el gas en el interior de la probeta. Al terminar de salir gas anotamos el peso que marca la balanza (erlenmeyer, más agua, más restos de la pastilla) y el volumen de gas atrapado en la probeta y por diferencia de pesada y midiendo el volumen de gas en la probeta podemos saber la densidad del gas.

Explicación

La pastilla debe incluir en su composición algún tipo de carbonato, este suele ser el NaHCO3, y una sustancia ácida (un ácido o una sal ácida) sólida. Cuando la pastilla se disuelve en agua, se produce la reacción siguiente: + H+ HCO3 = H2O + CO2

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14.

Electrólisis del agua

Material:

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Un cristalizador. Dos tubos de ensayo. Dos electrodos de cobre o de grafito. Ácido sulfúrico o clorhídrico. Fuente de corriente continua. Un pie y dos nueces con sus pinzas.

Procedimiento:

-

-

Se prepara una solución ácida añadiendo un poco de sulfúrico o clorhídrico al agua y con ella se llenan los tubos de ensayo y tapando la boca con el dedo se introducen boca abajo en el cristalizador que contiene también la solución ácida. Estos tubos de sujetan con pinzas a un pie. Luego se introducen en los tubos de ensayo los electrodos de cobre o de grafito. Se conectan los electrodos a la fuente de alimentación de corriente continua y se observa el desprendimiento de gases en los electrodos. En un tubo se desprende doble cantidad de gas (hidrógeno) que en el otro (oxígeno). En la descomposición del agua por electrólisis se obtiene doble volumen de hidrógeno que de oxígeno.

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15.

Sombras Eléctricas

Material:

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Dos libros de igual espesor ( de 2 cm). Un cristal. Polvo de corcho, obtenido limando un tapón con una lima fina. Un trozo de tela, de lana o de seda. Una lámpara. Glicerina. Un pincel.

Procedimiento:

-

-

-

Sobre los dos libros se apoya un cristal después de haber esparcido sobre la mesa, entre los dos libros, cierta cantidad de polvo de corcho. Se frota la superficie superior del cristal con el trozo de tela, y se verá al polvo de corcho saltar de la mesa contra el cristal, por la influencia de la electricidad estática producida por el frotamiento. Al dejar de frotar el polvo vuelve a caer sobre la mesa. Si se hace un dibujo en el cristal con un pincel mojado en glicerina, colocando sobre el cristal un dibujo ya hecho y siguiendo su contorno. Este cristal al ponerlo delante de la lámpara es transparente. Colocado el cristal sobre los dos libros, con el lado de la glicerina abajo, y frotando con el trozo de tela el cristal, este se cubrirá de polvo de corcho y al colocar el cristal vertical delante de la lámpara y soplar para quitar el polvo de corcho no adherido a la glicerina, este proyectará la sombra del dibujo sobre la pared.

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16.

Construir una bombilla

Material:

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Dos pilas de petaca. Dos clavos. Un recipiente de vidrio con tapa que cierre bien y no conduzca la corriente eléctrica. Hilo de cobre que se saca de un cable. Plastilina. Un palillo.

Procedimiento:

-

-

Sobre la tapa y a 5 cm de distancia se colocan los clavos clavándolos en la tapa y poniendo plastilina en los agujeros para evitar la entrada de aire. Sobre el palillo se enrollan varias vueltas de hilo de cobre y luego se quita el palillo. Y una vez construido el filamento de la lámpara se coloca entre los clavos. Dentro del envase de vidrio se coloca sobre la base una vela encendida y se tapa dicho envase con la tapa de forma que el filamento quede dentro del envase. Una vez que la vela se apaga y el envase está bien cerrado, se conectan los extremos de los clavos que sobre salen de la tapa a un par de pilas de petaca en serie. El filamento se pondrá al rojo y al no quedar oxígeno atrapado dentro se evitará la combustión.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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17.

Construir un electroimán

Material:

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Un clavo de 12 cm de largo. 3 m de cable. Una pila de petaca.

Procedimiento:

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Se dan unas 70 vueltas de cable alrededor del clavo y se fijan con cinta adhesiva para que no se desenrolle. Se quitan 2 cm de los extremos del cable y un extremo se une a un borne de la pila y con el otro se toca el otro borne. El electroimán así construido atraerá a objetos pequeños que contengan hierro

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18.

Precio del kw.hora producido por una pila

Con una pila de cualquier juguete, de voltaje 1,5 V, medimos la intensidad que circula por ella y calculamos aproximadamente el tiempo de funcionamiento La energía producida por la pila medida en julios es: E = V I t en los que el V va expresado en Voltios, la I en amperios y el tiempo en s. Para transformar la energía en julios a Kw hora dividimos por 3600000 y ya solo

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19.

Formación de imágenes en espejos

Material:

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Tres espejos planos iguales. Una cuchara sopera. Papel. Lápiz.

Procedimiento:

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Mira tu imagen en un espejo. Guiña tu ojo derecho ¿qué ojo guiña la imagen? Si te tocas la oreja izquierda ¿qué oreja te tocas en la imagen? Escribe una letra P en un papel. Ponla delante de un espejo ¿qué ocurre? ¿Qué sucede si escribes la letra P al revés y la colocas frente al espejo? Observa tu cara por ambos lados de una cuchara sopera ¿qué se ve en cada caso? Coloca verticalmente dos espejos de bolsillo con sus extremos tocándose y coloca una moneda entre los dos espejos. ¿Cuántas monedas aparecen en la imagen? Si en vez de dos espejos colocas tres de manera que se cierre un triángulo ¿qué ocurre ahora con la moneda?

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20.

Acción blanqueadora de la lejía

Material:

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10 ml de lejía comercial (disolución de NaClO). Vaso de precipitados. Pincel pequeño. Diversos rotuladores de distintos colores y marcas.

Procedimiento:

-

-

-

En un papel en blanco, a la izquierda, se escribe en columna y con separación de 2 cm, una palabra con rotuladores de diferente color. A la derecha del papel, y también en columna, se escribe en el mismo orden y con los mismos rotuladores, la marca y el color de cada uno. Se moja el pincel en el vaso que contiene los 10 ml de lejía y pinta por encima, cada una de las palabras de la columna de la izquierda. No se pintan las de la derecha, que sirven de referencia. Observa los cambios en las tintas y el tiempo que tarda en producirse.

Explicación

La lejía que usamos en la casa, es una disolución de NaOCl capaz de oxidar a las sustancias que forman las tintas de los bolígrafos y rotuladores, haciendo que cambien de color y, en algunos casos las decolora completamente. A esa propiedad se llama “poder blanqueante de la lejía” y “limpia” la mayoría de las manchas de tinta. El hipoclorito de sodio ejerce una acción oxidante sobre la tinta y esta a su vez, ejerce una acción reductora sobre el hipoclorito de sodio.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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21.

Papel buscapolos

Material:

-

Un generador de corriente continua o pila. Una disolución de NaCl. Una disolución de fenolftaleina.

Procedimiento:

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Se sumerge un papel de filtro en la disolución de cloruro de sodio y luego en la de fenolftaleina. Este papel después de mojarlo en las disoluciones, sirve para determinar los polos de un generador de corriente continua. Se unen los dos polos del generador con una tira del papel sumergido antes en agua. El polo donde aparezca una señal roja en el papel es el polo negativo.

Explicación

Al unir el papel mojado en las disoluciones y en agua, con los dos polos de la pila, se realiza la electrólisis del NaCl y los iones Na* van al polo negativo formándose al reaccionar el Na+ con el OH- del agua, el NaOH. A su vez, el NaOH con la fenolftaleina produce color roja.

José Manuel Lozano y Luis Ortiz de Orruño

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22.

¿Cómo funciona un microondas? En 1945 Percy Spencer, científico americano descubrió las posibilidades culinarias de las microondas. Las microondas son ondas electromagnéticas como las ondas de radio, luz visible... y se diferencian por su frecuencia. La energía de la radiación de microondas se corresponde con la energía necesaria para las rotaciones moleculares. La radiación empleada en los hornos microondas es de frecuencia 2,45.109 Hz. Esta frecuencia corresponde a la energía necesaria para hacer girar las moléculas polares móviles de agua. Las moléculas de agua de la comida absorben la radiación y, en consecuencia, pasan a un nivel superior de energía rotacional, lo que implica que giren más rápidamente. Al girar más deprisa y chocar entre ellas, transfieren energía a las moléculas de su entorno. Cómo la mayor parte de los alimentos tienen un alto contenido en agua, las microondas son un excelente medio para calentar comidas rápidamente. No obstante, como casi todas las radiaciones electromagnéticas, las microondas son reflejadas por los metales, por lo que los alimentos deben calentarse en recipientes no metálicos y si en plásticos, porcelanas y vidrios. Las microondas no tienen efecto sobre moléculas apolares como las de los plásticos. Tampoco ejercen efecto sobre polares que no tengan movilidad, por ejemplo el agua sólida, la porcelana y el vidrio. Los distintos tipos de radiación producen distintos cambios

La energía de traslación se puede considerar continua debido a que los niveles de energía de traslación son muy pequeños. Cambio que se produce

Magnitud de la Variación de energía (j)

Cambio de nivel de energía 1.10-22 a 1.10-20 rotacional Cambio de nivel de energía 1.10-20 a 1.10-19 de vibración Cambio de nivel de energía 1.10-19 a 1.10-16 electrónica

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Tipo de radiación absorbida microondas infrarroja visible y ultravioleta

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23.

Almidón en preparados cárnicos

Material:

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Un erlenmeyer de 100 ml. Una probeta de 100 ml. Cuatro vidrios de reloj. Dos vasos de precipitados de 250 ml. Una mechero o una placa calefactora. 0,5 g de yodo. 1 g de KI 1 g de almidón. Yoduro de mercurio (II). Agua destilada.

Procedimiento:

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Se prepara dos disoluciones: Una de yodo: Mezclando 0,5 g de yodo y 1 g de KI y se disuelven en 100 ml de agua destilada. Y otra de almidón: Haciendo una papilla con 1 g de almidón soluble y 20 ml de agua destilada y se le añaden 80 ml de agua destilada hirviendo, calentar la mezcla y mantenerla en ebullición durante 5 minutos; se deja enfriar y se añade una pequeña cantidad de yoduro de mercurio (II). Después de preparar las disoluciones, se pesan 5 g de muestra, bien troceada y se coloca en un erlenmeyer. Se añaden 40 ml de agua destilada y se hierve durante 5 minutos. Se deja enfriar y se añaden unas gotas de la disolución de yodo; si la muestra contiene almidón, aparecerá una coloración azul-negra. La prueba debe efectuarse en frío ya que en caliente no tiene lugar la reacción. Se debe previamente ensayar el reactivo utilizando la disolución de almidón.

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24.

Construir una pila con monedas de 5 y 100 pts

Material:

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Una moneda de 5 pts de níquel (duros de antes). Una moneda de 100 pts. Papel de filtro. Una pinza de ropa. Miliamperímetro. Ácido clorhídrico. Agua salada.

Procedimiento:

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Se limpian con ácido clorhídrico las dos monedas de metales distintos una que contiene Cu y otra Ni. Se coloca entre ellas un papel de filtro empapado en agua salada haciendo un emparedado que se sujeta con una pinza de colgar la ropa. Con un miliamperímetro se mide la intensidad y la d.d.p entre ambas monedas. Se observa : I max = 6 micro A. V = 12 mV. El polo (+) corresponde a la moneda de 5 y el (-) a la de 100 pesetas. Si se cambia la polaridad cambia el sentido de la corriente. Se puede intentar asociaciones de más monedas y comprobar los nuevos valores de intensidad y de voltaje.

Explicación

El Ni + 2H+ → Ni+3 + H2 (+) (-)

Ni+3 + 3e- → Ni Cu – 2e- → Cu+2

Ni+3 + 3Cu → 2Ni + 3Cu+2

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25.

Llamas de colores

Material:

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5 cápsulas de porcelana. Una espátula. Ácido bórico. Cloruro de litio Cloruro de cobre (II). Cloruro de sodio. Ácido clorhídrico. Metanol.

Procedimiento:

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En cada una de las cápsulas de porcelana se coloca una punta de espátula de ácido bórico, de cloruro de litio, de cloruro de cobre (II), de cloruro de cobre (II) con unas gotas de ácido clorhídrico diluido y de cloruro de sodio. Después se añade a cada una de las cápsulas entre 5 y 10 ml de metanol y se enciende. Se verán llamas de colores: verde manzana, rojo carmesí, verde, azul y amarillo. Los colores se vuelven más intensos cuando el metanol se acaba. Si se quiere se pueden observar los colores con un espectroscopio.

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26.

Vela Mágica

Material:

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Un trozo de parafina Zn en polvo. Óxido de hierro (III). Papel de filtro. Un vaso de precipitados. Un mechero.

Procedimiento:

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Fundimos parafina en un vaso de precipitados. Luego impregnamos un papel de filtro de 8 x 4 cm con parafina fundida. Mezclamos Zn en polvo con óxido de hierro (III) en la proporción 1,23 : 1. Una pequeña cantidad de esta mezcla la envolvemos como si fuera un cigarrillo colocando una mecha en el centro. Cuando la vela se enciende y después de unos segundos se apaga, soplando, continua haciendo humo y al cabo de unos segundos vuelve a encenderse. Esto se repite continuamente, para apagarla es necesario introducir la vela en agua. La razón de que se vuelva a encender es que en el interior continua la reacción entre el Zn y el óxido de hierro (III) que es lenta y exotérmica. 3Zn + Fe2O3 → 3ZnO + 2Fe

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27.

Preparación de velas que no se “apagan nunca”

Material:

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Un tubo de ensayo grueso. Clorato de potasio. Dióxido de manganeso. Un mechero bunsen. Una pinza de madera. Una vela o una cerilla.

Procedimiento:

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Se pone un poco de clorato de potasio en un tubo de ensayo grueso con algo de dióxido de manganeso, y se acerca a la llama de un mechero bunsen. El clorato de potasio se funde primero y luego se descompone dando oxígeno y cloruro de potasio. Se enciende la vela o la cerilla y se apaga y una vez apagada se acerca a la boca del tubo de ensayo y se vuelve a encender, tantas veces como se repita la operación de apagar y acercar la vela o cerilla a la boca del tubo.

Explicación

La mecha de la vela o de la cerilla se impregna en sustancias que son capaces de ceder oxígeno como el clorato de potasio, el nitrato de potasio (salitre), el nitrado de bario, con la desventaja que estos dos últimos son higroscópicos (absorben agua). El KCLO3 calentado a más de 320 ºC se descompone cediendo oxígeno según la reacción: 2KClO3 → KClO4 + KCl + O2 KclO4 → 2O2 + KCl La masa fundida contiene al principio perclorato que más tarde se convierte en cloruro con nuevo desprendimiento de oxígeno.

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28.

Reacción de combustión del magnesio:

Material:

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Magnesio en polvo. Una espátula. Mechero bunsen.

Procedimiento:

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Se coloca en la punta de la espátula una pequeña cantidad de magnesio en polvo y se pone a la acción directa de la llama de un mechero. Al cabo de un tiempo tiene lugar una fuerte reacción, la cual despide una luz blanca, retirando en ese momento la espátula de la llama del mechero y se puede observar que la reacción continua. La reacción de combustión del magnesio es una reacción de oxidación-reducción en la que la formación del MgO va acompañada del desprendimiento de gran cantidad de luz blanca y calor. 2Mg (s) + O2(g) → 2MgO (s)

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29.

Acción de la luz sobre el cloruro de plata

Material:

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Disolución de nitrato de plata. Disolución concentrada de cloruro de sodio. Papel de filtro. Un objeto opaco.

Procedimiento:

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Se moja el papel de filtro con una disolución de nitrato de plata y a continuación se sumerge en una disolución concentrada de cloruro de sodio. Se saca el papel de la disolución y se pone a secar colocando un objeto opaco encima. Después se ilumina con luz intensa y transcurridos unos segundos o minutos, observamos que al quitar el objeto, las partes iluminadas se vuelven oscuras y las protegidas por el objeto continúan siendo blancas, dejando dibujada la silueta del objeto.

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30.

El jardín Químico Submarino

Material:

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Un vaso de precipitados. Disolución de silicato de sodio concentrada o diluida. Sulfato de cobre (II). Sulfato de hierro (II). Cloruro de hierro (III) Sulfato de aluminio. Sulfato de potasio. Sulfato de cinc. Nitrato de níquel.

Procedimiento:

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En el vaso de precipitados colocamos la disolución de silicato de sodio concentra o diluida en la proporción 1:3 en volumen. Dejamos caer después unos cristales o trozos (mejor si son gruesos) de diferentes sales solubles: sulfato de cobre (II), sulfato de hierro (II), cloruro de hierro (III), sulfato de aluminio y potasio... Se forman silicatos de diferentes colores que crecen ramificándose hacia arriba con el aspecto de un jardín submarino. El sulfato de cinc da color blanco. El cloruro de cobre (II) da color verde brillante. El cloruro de hierro (III) da color marrón. El nitrato de níquel da color verde.

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31.

Fabrica un volcán en el laboratorio

Material:

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Un cristalizador. Una espátula. Una cerilla. Dicromato de amonio (de calidad analítica).

Procedimiento:

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Hacer una pequeña montaña de dicromato de amonio en el cristalizador o sobre una superficie que permita una fácil limpieza una vez que finaliza el experimento. En el extremo superior con una cerilla se enciende el dicromato de amonio. La reacción que tiene lugar es: (NH4)2Cr2O7 (s) → N2(g) + 4H2O(l) + Cr2O3(s)

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32.

Identificación de plásticos 1- Por el color------------------------------------------------2- Por el aspecto--------------------------------------------3- Por el corte------------------------------------------------4- Por la densidad-------------------------------------------5- Por la reactividad química------------------------------6- Por el calor------------------------------------------------7- Por ensayo a la llama------------------------------------EL POLIETILENO - Translucido - Flexible, semirrigido - Se puede cortar, no se rompe - Los ácidos y las bases no lo atacan - Los disolventes no lo atacan - De baja densidad - Termoplástico - Llama. Brillante, amarilla/azul, degota, olor a cera. EL POLIESTIRENO - Transparente u opaco - Rígido - Se puede cortar - Alta densidad - Los ácidos y las bases no lo atacan - Los disolventes lo atacan bastante - Llama: Fácil, amarillo con humo y volutas negras, olor desagradable

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EL PVC - Transparente u opaco - Flexible, semirrigido - Se puede cortar, no se rompe - Alta densidad - Los ácidos y bases no lo atacan - Algunos disolventes lo atacan - Termoplástico - Llama: Difícil de mantener, amarilla con poco humo, vapor ácido EL METACRILATO - Brillante y transparente como un cristal - Puede ser de todos los colores - Duro y rígido - Se rompe - Alta densidad - Los disolventes polares lo atacan - Termoplástico - Llama: Quema sin humo, conserva la llama, gotea y crepita, olor afrutado

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33.

Los interruptores en un circuito eléctrico

Circuito 1.- Linterna

Circuito 2. De seguridad o Circuito lógico AND (Y) Completar la

Interruptor A abierto abierto cerrado cerrado

Interruptor B abierto cerrado abierto cerrado

siguiente tabla:

Bombilla No luce No luce No luce Luce

Circuito 3 Circuito O Interruptor A Interruptor B

abierto abierto cerrado cerrado

abierto cerrado abierto cerrado

Bombilla No luce Luce Luce Luce

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a

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Circuito 4 Conmutador Interruptor A Interruptor B

arriba arriba abajo abajo

arriba abajo arriba abajo

Bombilla Luce No luce No luce Luce

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Poleas y polipastos

34. Material: -

Un carrete de hilo grueso. Corchos con una guía acanalada. Pequeños pesos.

Procedimiento: -

Primero montamos una polea fija para elevar un peso. Luego montamos un polipasto combinando una polea fija y una móvil.

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Y por último montarnos dos fijas y dos móviles.

Explicación Si ponemos una polea fija en el techo no se reduce el esfuerzo, pero se modifica su dirección para que podamos elevarla con más facilidad. Cuando combinamos una polea móvil y otra fija en el techo. En este caso el peso se reparte a partes iguales entre las dos cuerdas que salen de la polea móvil, Una mitad es soportada por el anclaje superior y la otra mitad se trasmite por la cuerda hasta nuestras manos. Así el esfuerzo se reduce a la mitad, pero tenemos que arrastrar doble cantidad de cuerda para levantar el peso hasta la misma altura. Con dos poleas fijas y dos móviles conseguimos reducir el peso a la cuarta parte, aunque la cantidad de cuerda que tenemos que arrastrar se multiplica por cuatro para levantar el peso hasta la n-isma altura.

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¿Cómo medir la altura de un edificio?

35. Material: -

Un puntero láser. Una cinta métrica. Una calculadora científica. Un trasportador de ángulos.

Procedimiento: Nos alejarnos del edificio unos cuantos metros y medimos la distancia que nos separa de él con la cinta métrica. A continuación, dirigimos el puntero láser hacia la parte más alta del edificio y medirnos el ángulo que forma respecto al suelo. Multiplicando la tangente del ángulo medido con el trasportador por la distancia a la que se encuentra el edificio. El resultado será igual a la altura. H = L ⋅ tgα

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