Química
2020-08-27T07:17:55+02:00

Experimentos de química fáciles de hacer (Primaria-Universidad)

Los experimentos de química son todas aquellas actividades realizadas, muchas veces con fines educativos o de entretenimiento, para poner en evidencia las propiedades de una sustancia en particular o sus reactividades. Son pues, experiencias donde el espectador ansía observar cambios notorios: de color, olor, formación de burbujas, etc.

Normalmente los experimentos de química son indispensables para evaluar algún análisis o una síntesis, por lo que son potencialmente peligrosos si no se toman las medidas adecuadas en los laboratorios. Sin embargo, hay experimentos que son posibles llevarlos a cabo en espacios ordinarios, como la cocina o un salón de clases, y cuyos procedimientos y materiales no implican ningún riesgo directo para el público.

Por lo tanto, tenemos experimentos de química para distintos niveles, desde los más simples, hasta los más elaborados, los cuales exigen una mayor comprensión del fenómeno. Los hay enfocados para niños, para estudiantes de secundaria, bachillerato y universidad, o para quienes cursan alguna licenciatura relacionada con la química.

No todos los experimentos de química que se expondrán a continuación tienen que ver con una reacción. Varios de ellos simplemente se basan en cambios físicos o en procesos de disolución, los cuales sin embargo competen también a la química, por ser cambios de la materia en sí mismos.

Varios de estos experimentos podrán realizarse en cualquier espacio. Pero los de la universidad, al ser más complejos, es probable que requieran de algunos reactivos, materiales (equipos de destilación) y conexiones, aun cuando sean relativamente seguros de realizar.

Índice del artículo

Experimentos de química para niños

Aunque los siguientes experimentos de química estén dedicados para un público infantil, se recomienda que sean siempre realizados por un adulto.

Huevo en la botella

Materiales necesarios

Un huevo no muy grande, sin cáscara y cocido por bastante tiempo (de lo contrario se romperá o se quedará atascado en el cuello de la botella).
Una botella cuya boca sea de un diámetro apenas más pequeño que el del huevo.
Un trozo de papel y un encendedor.

Procedimiento

Se procederá a encender un trozo de papel y se deslizará hacia el interior de la botella. Inmediatamente se colocará el huevo como una tapa y se esperará a que el fuego se extinga por completo.

¿Qué sucede?

Apenas se extinga el fuego el huevo caerá hacia el fondo de la botella, como si una fuerza invisible lo empujara.

Explicación

Dentro de la botella tenemos aire, cuyo oxígeno está siendo consumido por la reacción de combustión del papel. Cuando tapamos la botella con el huevo, más temprano que tarde se consume el oxígeno alrededor del papel, ya que no puede entrar más aire de afuera.

Entonces, se crea una diferencia de presión: hay más aire y oxígeno afuera de la botella que dentro de ella. A consecuencia de esta diferencia de presión, tenemos un vacío en la botella, el cual debe ser llenado. El aire buscará por lo tanto entrar a la botella para surtir su deficiencia de oxígeno, empujando consigo el huevo.

Volcán de lava

Materiales necesarios

Una botella de plástico.
Cinta adhesiva y papeles de su preferencia para armar el volcán. También se puede utilizar plastilina.
Detergente líquido.
Bicarbonato de sodio.
Vinagre.
Colorante anaranjado (aunque puede mezclar los colores de su gusto).
Las cantidades de cada componente son variables y dependerá de cuán grande y notoria se desee que sea la erupción del volcán.

Procedimiento

Se pega con cinta adhesiva los papeles al cuello de la botella en dirección a una base, la cual será el piso del volcán. La idea es armar el aspecto del volcán y ocultar la botella.
Hecho esto, se añade cierto volumen de vinagre (unos 20 mL), seguido de un chorro de detergente líquido, y las gotas de colorante anaranjado. Finalmente, se agregarán a la boca del volcán unas cinco o seis cucharaditas de bicarbonato de sodio.

¿Qué sucede?

Después de unos segundos el volcán hará erupción. Veremos una torre de burbujas rojizas ascendiendo por sus bordes y cayendo por las laderas. Dependiendo del colorante que se use, la “lava” tendrá diferentes colores.

Explicación

En el interior del volcán tiene lugar una reacción química de neutralización entre el vinagre (ácido acético) y el bicarbonato de sodio:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + H₂O

El CO₂, dióxido de carbono, es un gas, siendo el producto responsable de las burbujas. El detergente disminuye la tensión superficial del agua, por lo que facilita todavía más el ascenso de las burbujas de CO₂, y contribuye al aspecto burbujeante de la erupción. ¿Y el colorante? Aporta color a la mezcla y a la lava formada.

Pasta de diente para elefantes

Materiales necesarios

Dos cucharadas soperas de agua caliente.
Una cucharadita de levadura seca.
Una botella de plástico.
Un embudo.
Media taza de peróxido de hidrógeno (agua oxigenada) al 3%.
Una bandeja.
Jabón líquido.
Colorantes de su preferencia.
Recipiente de vidrio (beaker si está disponible).

Procedimiento

Primero hay que preparar dos mezclas: una para la levadura seca, y otra para el peróxido de hidrógeno.
En un recipiente de vidrio se mezclarán el agua caliente y la levadura seca. Mientras, en la botella de plástico se mezclarán el peróxido de hidrógeno con ayuda del embudo, el jabón líquido y el colorante. La botella se llevará a la bandeja, donde se le colocará nuevamente el embudo y se le adicionará la solución de la levadura.

¿Qué sucede?

Apenas se mezclen ambas soluciones habrá una erupción que se asemeja bastante a una pasta de diente enorme, blanca y con franjas de colores. De aquí su nombre, ya que aplicada en un cepillo gigante se pudiera, hipotéticamente, cepillar a un elefante.

Explicación

El peróxido de hidrógeno es una sustancia muy inestable, la cual tiende a descomponerse por acción de la luz:

2H₂O₂ → 2H₂O + O₂

No obstante, esta reacción se cataliza (acelera) por la acción de la levadura y sus enzimas catalasas. El oxígeno, O₂, se libera de forma brusca y violenta, facilitado su ascenso por el jabón líquido el cual contribuye a la formación de más burbujas. El resultado: una espuma oxigenada y colorida.

Puente colorido de agua

Materiales necesarios

Cinco o siete vasos o recipientes.
Agua.
Colorantes vegetales de su preferencia.
Servilletas o papel absorbente.

Procedimiento

Los vasos o recipientes se alinearán en una fila. Al primero se le adicionará un poco de agua, mientras que al segundo no. La idea es que haya un vaso vacío, sin agua, entre dos vasos llenos. A cada uno de los vasos con agua se les agregará unas gotas de colorante, procediéndose a agitar para homogeneizar el color.

Luego, las servilletas o el papel absorbente se doblan en forma de V, y se colocan en contacto con dos vasos a la vez: uno lleno y el otro vacío. Se usarán las servilletas necesarias hasta que todos los vasos estén comunicados por puentes de papel.

¿Qué sucede?

Pasado un tiempo (un par de horas), veremos que el agua asciende y se deposita dentro de los vasos o recipientes vacíos, mezclándose los colores en ellos. Como resultado, tendremos una especie de arcoíris compuesto por todos los vasos.

Explicación

El agua asciende por los estrechos poros de la servilleta gracias al fenómeno de capilaridad, producto de su afinidad por la superficie polar del papel. Cuando asciende, arrastra las moléculas de colorante, cayendo al vaso vacío, donde su color exhibido se mezcla con el del otro colorante, ocasionando que haya un cambio de color.

En el siguiente vídeo se muestran los pasos de este sencillo experimento:

Puede repetirse usando más colores, de manera que también pueda obtenerse el color morado en uno de los vasos (secuencia: ROJO-VACÍO-AZUL).

Disco policromático de dulces

Materiales necesarios

Caramelos Skittles o cualquier otro que posea varios colores.
Un plato.
Agua caliente.

Procedimiento

En un plato se ordenarán suficientes grajeas Skittles a lo largo de su radio. El orden de los colores puede ser el de su preferencia, pero si desea obtener un arcoíris, empiece entonces por el azul, seguido por el verde, amarillo, anaranjado, y finalmente el rojo. Hecho esto, en el centro del plato se derramará un poco de agua caliente. Espere.

¿Qué sucede?

De las grajeas se irá despidiendo un halo de color hacia el centro del plato, formando una especie de disco policromático.

Explicación

La cubierta de las grajeas está compuesta por azúcares y colorantes, los cuales son muy solubles en el agua caliente. Hablamos por lo tanto de un fenómeno de disolución. Debido al leve desnivel del plato, y a un proceso de difusión, las sustancias disueltas de las grajeas se irán aproximando al centro del plato, originando el disco policromático.

En el siguiente vídeo podrá observar el procedimiento y el resultado de este sencillo experimento que puede hacerse en casa:

Multicapas de agua

Materiales necesarios

Cuatro vasos.
Jeringa.
Agua caliente.
Azúcar.
Colorantes de su preferencia.
Microondas (opcional).
Cuchara.
Cilindro graduado o vaso medidor.
Tarro de vidrio.

Procedimiento

Se procederá a llenar con azúcar los vasos de la siguiente manera:

Primer vaso: una cucharada de azúcar.
Segundo vaso: dos cucharadas de azúcar.
Tercer vaso: tres cucharadas de azúcar.
Cuarto vaso: cuatro cucharadas de azúcar.

A cada vaso se le adicionarán 60 mL de agua caliente. Para ello, utilice un cilindro graduado o un vaso medidor para obtener este volumen. Si es posible, caliente los vasos en el microondas por menos de 30 segundos: el punto es disolver completamente el azúcar.

Hecho esto se procede ahora a verter unas gotas de colorantes en el siguiente orden:

Primer vaso: ROJO.
Segundo vaso: VERDE.
Tercer vaso: AMARILLO.
Cuarto vaso: AZUL.

Finalmente, utilizando una jeringa, se toma una alícuota del cuarto vaso y se trasvasa al tarro de vidrio. Luego, se toma otra alícuota del tercer vaso, y así sucesivamente hasta el primer vaso.

¿Qué sucede?

En el tarro tendremos la formación de múltiples capas de colores. De abajo hacia arriba: AZUL-VERDE-AMARILLO-ROJO. Los horizontes se mezclarán originando los colores anaranjado y diferentes tonalidades de verde.

Explicación

El azúcar cuando se disuelve en el agua produce una solución dulce. Como cada vaso posee diferentes cantidades de azúcar disuelta en un mismo volumen, entonces la densidad varía de un vaso al otro, siendo la densidad del vaso azulado la más grande, mientras que la densidad del vaso rojizo es la más pequeña.

La solución más densa se posiciona en el fondo del tarro (AZUL), y la más liviana en el tope del mismo (ROJO).

En el siguiente vídeo podrá seguir, paso a paso, el procedimiento para este experimento:

Experimentos de química para secundaria

Los experimentos del apartado anterior también pueden ser replicados en un laboratorio de secundaria (y de bachillerato o universitario inclusive). Sin embargo, en aquellos los niños no son más que espectadores: aquí en cambio los estudiantes intervienen y participan directamente en la preparación de los experimentos, además de que deben tomar datos y realizar discusiones.

Indicadores naturales

Materiales necesarios

Vasos de precipitados o beakers.
Repollo morado.
Licuadora.
Tamiz.
Jabón líquido.
Lejía.
Vinagre.
Jugo de parchita (maracuyá).
Pajilla.
Agua.

Procedimiento

Picar el repollo morado en finos trozos, los cuales se licuarán con agua de acuerdo a la intensidad de color morado deseada. Se recomienda usar medio litro de agua, de tal modo que el color del repollo licuado sea pálido; de lo contrario, es probable que sus propiedades indicadoras no resulten notorias.
Se filtra el contenido de la licuadora en diferentes vasos de precipitado con ayuda de un tamiz. Cada uno de los vasos llevarán las siguientes rotulaciones: lejía, jabón líquido, vinagre, jugo de parchita y dióxido de carbono.
Hecho esto, se procede a adicionar pequeñas cantidades de los ingredientes a sus respectivos vasos llenados con el jugo de repollo morado. En el caso del vaso rotulado con ‘dióxido de carbono’ se procederá a soplar burbujas dentro del jugo utilizando la pajilla.

¿Qué sucede?

El color morado del repollo cambiará a:

Amarillo, para la lejía.
Azul verdoso, para el jabón líquido.
Violeta, para el dióxido de carbono.
Rosado, para el vinagre.
Rojo, para el jugo de parchita.

Explicación

El jugo de repollo morado es un indicador ácido-base. Por lo tanto, dependiendo del pH sufrirá cambios químicos que se reflejarán en su color morado original. Este cambio de color varía para distintos valores de pH: desde la sustancia más ácida (jugo de parchita), hasta la más básica o alcalina (lejía).

En el caso del vaso de precipitado rotulado con ‘dióxido de carbono’, al soplar liberamos en el jugo este gas, el cual se disuelve en el agua para formar ácido carbónico, que a su vez torna ácido el pH. Así, el color morado del jugo de repollo se torna violeta, indicando que lo acabamos de acidificar.

A continuación se comparte un vídeo donde se muestra los cambios de color que esperaría observar:

Reacción semáforo

Materiales necesarios

Indicador carmín de índigo.
6 gramos de glucosa.
40 mililitros de una solución de NaOH 1M.
Tres vasos de precipitado.
Agua destilada.

Procedimiento

En un vaso de precipitado disolver la glucosa en aproximadamente 200 mililitros de agua caliente y agregarle la solución de NaOH. Por otro lado, el carmín de índigo se disolverá en el segundo vaso de precipitado utilizando una cantidad de agua destilada que permita observar perfectamente su coloración azulada.
Hecho esto, se mezclan ambas soluciones en el tercer vaso de precipitado y la reacción de semáforo inicia.

¿Qué sucede?

La solución azulada se torna rápidamente verdosa. Pasado un breve tiempo, comienza a enrojecer, para finalmente cambiar a un color amarillento. Tenemos pues, los colores del semáforo. Sin embargo, la reacción puede revertirse si agitamos la solución vigorosamente, regresando otra vez el color verde, para posteriormente cambiar a rojo y amarillo.

Explicación

El carmín de índigo se oxida rápidamente en el medio alcalino de NaOH. Mientras mayor sea su exposición al aire, más rápido se oxidará. La glucosa, por otro lado, es un agente reductor, lo que significa que reduce el carmín de índigo y al sufrir un cambio químico su color pasa de verde a rojo. No obstante, la reducción de la glucosa no se detiene hasta que el carmín de índigo adquiere una coloración amarillenta.

Decimos entonces que la reducción consta de dos pasos visibles: de verde a rojo, y de rojo a amarillo. Cuando se agita la solución, se permite que el oxígeno ingrese y oxide nuevamente el carmín de índigo, por lo que reaparece el color verde. Y el proceso puede repetirse muchas veces hasta que la glucosa haya reaccionado por completo.

Disolviendo plástico

Materiales necesarios

Un vaso de precipitado grande.
Un vaso, bandeja o barra de espuma de poliestireno (anime, corchopán, espumafón, etc.).
Acetona.

Procedimiento

En el vaso de precipitado agregar una cantidad moderada de acetona. Luego, colocar dentro el objeto de espuma de poliestireno.

¿Qué sucede?

El objeto de espuma de poliestireno comenzará disolverse rápidamente, formando una especie de pasta blancuzca, la cual puede desaparecer si se adiciona más acetona. En el proceso se observará la liberación de burbujas.

Explicación

La espuma de poliestireno es un plástico, cuyas macromoléculas son en esencia no polares, como la acetona. Por lo tanto, la acetona puede disolver fácilmente este plástico, el cual contiene en su gran mayoría aire encapsulado. Al disolverse, el aire se libera en medio de la acetona.

Filtro casero

Materiales necesarios

Botella de plástico.
Cortador o exacto.
Arena.
Carbón activado.
Algodón.
Aguja.
Agua enlodada o turbia.

Procedimiento

Se corta la parte trasera de la botella con un cortador o exacto. Utilizando una aguja o cualquier objeto punzante, se le abrirá un orificio a la tapa de la botella, y haciendo presión con un pedazo de algodón, se enroscará la tapa en su debido sitio. Luego, y en el siguiente orden de abajo hacia arriba de la botella, se procede a llenar el filtro con los materiales a continuación:

Arena.
Carbón activado.
Arena.
Carbón activado.
Arena.

Y así sucesivamente hasta completar el volumen deseado del filtro. Hecho esto, situamos el filtro dentro de un recipiente mayor, el cual servirá de receptor para el agua filtrada, y vertemos el contenido de agua que se desea filtrar en la parte ancha del filtro.

¿Qué sucede?

El agua, inicialmente turbia, emerge cristalina del fondo del filtro hacia el recipiente receptor.

Explicación

Estamos apreciando un fenómeno de adsorción. La arena retiene o adsorbe las partículas contaminantes más voluminosas o grandes. Mientras, el carbón activado, por ser un sólido mucho más fino, sus diminutas partículas son capaces de adsorber los contaminantes más pequeños del agua. De esta manera, el agua va purificándose a medida que desciende a lo largo del filtro.

El siguiente vídeo sirve como una excelente referencia:

NOTA: el agua filtrada por este método sigue sin ser potable, por lo que debe hervirse o recibir cualquier otro tratamiento de potabilización para su debido consumo.

Transpiración de las hojas

Materiales necesarios

Planta u hojas de un árbol.
Bolsa plástica.
Cinta adhesiva.

Procedimiento

Con delicadeza, se envuelve una planta o las hojas de un árbol en una bolsa plástica, teniendo cuidado de sellarla adecuadamente usando una cinta adhesiva. No debe entrar ni salir aire de la bolsa plástica. Se procede a esperar un par de días.

¿Qué sucede?

Las paredes internas de la bolsa están impregnadas de gotitas de agua. Dependiendo de cómo se haya realizado el experimento, es incluso probable encontrar un considerable volumen de agua.

Explicación

Este es un fenómeno de transpiración de agua por parte de las hojas de la planta o del árbol, así como de condensación de los vapores del agua. Las hojas exhalan los vapores de agua, los cuales no pueden escapar sino que tocan las paredes de la bolsa plástica, donde pierden temperatura y condensan a agua líquida.

Efecto Tyndall

Materiales necesarios

Tarro de vidrio.
Inciensos.
Apuntador láser o linterna.
Agua.
Leche.

Procedimiento

Manipulando el apuntador láser, se coloca el tarro de vidrio de por medio, observando al mismo tiempo ambos lados del tarro: por donde entra, y por donde sale el láser. Se llena con agua y volvemos a apuntar el tarro con el láser. Luego, adicionamos un poco de leche al agua y repetimos el procedimiento. Finalmente, descartamos la leche y repetimos todo una vez pero encendiendo unos inciensos dentro del tarro.

¿Qué sucede?

En el tarro vacío y lleno con agua no veremos la trayectoria del láser. Sin embargo, cuando está lleno de leche o del humo de los inciensos, su dirección se torna clara, por lo que veremos una franja rojiza e intensa.

Explicación

Las partículas del aire y del agua no son suficientes grandes para reflejar o dispersar la luz del láser. Sin embargo, cuando agregamos leche o el humo de los inciensos, aportamos al tarro partículas de mayor tamaño, las cuales ahora sí pueden reflejar y dispersar la luz en diferentes direcciones, ocasionando que el haz del láser pueda visualizarse ante nuestros ojos. Este es el efecto Tyndall.

En el siguiente vídeo podrá tener una idea del procedimiento a seguir en este experimento:

Experimentos de química para bachillerato

Hielo instantáneo

Materiales necesarios

9 gramos de bicarbonato de sodio.
100 mililitros de vinagre.
Dos vasos de precipitado grande.
Una espátula.
Una plancha calefactora o una hornilla.
Agua caliente.

Procedimiento

Disolver el bicarbonato de sodio con el vinagre en un vaso de precipitado. Se desprenderán gases a medida que un sólido blanco se forma. Este sólido se vaciará en el segundo vaso de precipitado y se disolverá con agua caliente hasta que no quede rastro de turbiedad.
Hecho esto, se tapará la solución preparada y se esperará a que se enfríe a temperatura ambiente. Utilizando la espátula se raspará parte de los cristales blancos del primer vaso de precipitado y se sumergirá en la solución.

¿Qué sucede?

De la punta de la espátula donde estaba el cristal comenzará a formarse un hielo instantáneo que terminará abarcando toda la solución.

Explicación

Cuando el bicarbonato de sodio y el vinagre reaccionan se forma acetato de sodio:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + CO₂ + H₂O

El CH₃COONa, aunque soluble, termina precipitando a causa del exceso de los reactivos. Esta sal se disuelve en agua caliente dando lugar a una solución sobresaturada; es decir, con más soluto disuelto del que en circunstancias normales habría. Una característica de las soluciones sobresaturadas es que son metaestables, por lo que cualquier perturbación la desestabilizarán.

Cuando en la espátula colocamos unos cristales de CH₃COONa y la sumergimos en esta solución sobresaturada, sobrepasamos inmediatamente la cantidad de sal que puede estar disuelta en el agua. Por lo tanto, la sal disuelta comienza a depositarse sobre los cristales de la espátula, iniciando una especie de reacción o cristalización en cadena: hielo instantáneo.

Cromatografía de hojas

Materiales necesarios

Alcohol isopropílico.
Vasos de precipitado o de vidrio.
Una bandeja grande.
Hojas de árboles de distintos colores.
Papeles filtro.
Una espátula.

Procedimiento

Las hojas se separan por sus colores y se pican en pedazos pequeños en sus respectivos vasos de precipitado. Luego se mojan en alcohol isopropílico y se agitan con una espátula. Los vasos de precipitado se llevan a una bandeja, a la cual se le añade agua caliente para servir como un baño María.
Por otro lado, los papeles filtro se cortan en forma de tira y se sumergen en contacto con el alcohol, de tal manera que no reposen sobre las paredes de los vasos. Se aguarda una hora para observar los resultados.

¿Qué sucede?

Una cromatografía en papel tiene lugar. Las tiras de papel exhibirán distintas manchas de verde, amarillo, anaranjado y rojo, dependiendo de los colores de la hoja.

Explicación

Las hojas contienen varios pigmentos naturales, entre ellos la clorofila (verde), los carotenoides (amarillo y anaranjado) y las antocianinas (rojo). Estos pigmentos son solubles en alcohol, por lo que lo tiñen de sus colores. Este alcohol colorido conforma lo que se conoce como fase móvil, la cual por capilaridad ascenderá por la tira de papel, que viene a ser la fase estacionaria.

Los pigmentos tienen diferentes polaridades, por lo que sus afinidades por el papel no serán las mismas. Por lo tanto, algunos colores son más retenidos que otros, formándose manchas degradadas de verde, amarillo, anaranjado o rojo. Este experimento puede reproducirse con cualquier tipo de hoja.

En el siguiente vídeo podrá apreciar el experimento:

Decantación y filtración

Materiales necesarios

Balanza.
Harina.
Sal.
Agua caliente.
Varilla de vidrio.
Beakers o vasos de precipitado.
Papel filtro.
Soporte.
Embudo.

Procedimiento

Mezclamos 5 g de harina con 5 g de sal en un beaker. Agitamos varias veces utilizando la varilla de vidrio. Intente diferenciar la sal de la harina.

Se vierte en la mezcla sólida 30 mL de agua caliente y se continúa agitando con la varilla. En otro beaker, y con ayuda de la varilla de vidrio, decantamos el contenido líquido de la mezcla, dejando atrás una suspensión blanca. Procure solo decantar el líquido.

Usando el papel filtro, se dobla de la siguiente manera: primero por la mitad, luego por la cuarta parte, abriéndose como si fuera un cono, el cual se adherirá a las paredes internas del embudo, ya sea de vidrio o plástico. El embudo se suspenderá sobre un soporte y su punta estará tocando la pared interna de otro beaker.

Terminado el montaje de la filtración, filtramos el líquido decantado del procedimiento anterior.

¿Qué sucede?

Estamos realizando una decantación y una filtración, las cuales consisten de técnicas de separación de mezclas. En la primera separamos la harina del agua; mientras que en la segunda, separamos las partículas de harina que se colaron en el decantado, eliminando su turbidez mediante el paso del agua a través del papel filtro.

Explicación

Cuando agregamos agua caliente a la mezcla harina-sal, se disuelve la sal, pero no la harina, la cual forma con el agua una suspensión. Esta suspensión es densa, razón por la que se sitúa en el fondo del beaker; sin embargo, es imposible decantar el agua sobrenadante de manera que quede cristalina. Es por eso que la decantación por sí sola no basta para separar esta mezcla.

El agua decantada tiene sabor salado debido a que contiene disuelta la sal que adicionamos al principio. Asimismo, muestra cierta turbidez, ocasionada por las partículas de harina, las cuales no pueden atravesar el papel filtro. Como resultado: obtenemos un agua cristalina y salada después de realizar la filtración.

Destilación simple

Materiales necesarios

Una solución de agua-sal.
Vaso de precipitado.
Mechero.
Balón de destilación.
Trípode o soporte universal con aro.
Tubo de vidrio doblado.
Tapón monohoradado.
Agua helada.
Tubo de ensayo grande.
Beaker.

Procedimiento

Dentro del balón de destilación vertemos el filtrado del experimento anterior. Colocamos el tapón monohoradado e introducimos a través de él el tubo doblado, de tal modo que uno de sus extremos toque la solución, mientras que el otro esté dirigido al tubo de ensayo grande, sumergido en un beaker llenado con agua helada.

El balón de destilación se sitúa sobre un trípode o sobre un aro fijo a un soporte universal. Debajo de este balón encendemos el mechero hasta conseguir una llama azulada. Se detiene el calentamiento cuando no haya más líquido en el balón.

¿Qué sucede?

El agua se evapora y condensa en el tubo de ensayo grande, separándose el agua de la sal disuelta mediante una destilación simple.

Explicación

El calor de la llama calienta la mezcla agua-sal. El punto de ebullición del agua es muy inferior al de la sal, por lo que hierve primero. Al hacerlo, sus vapores recorren el interior del tubo doblado hasta entrar en el tubo de ensayo grande, donde se condensan al ceder calor al agua helada. Como resultado: se elimina el sabor salado del agua, ya que la sal permanece en el balón de destilación.

Cobre brillante

Materiales necesarios

Acetona.
Alambre de cobre.
Encendedor o yesquero.
Soporte.
Recipiente de vidrio.

Procedimiento

Verter un volumen considerado de acetona en un recipiente de vidrio, cuya abertura sea lo suficiente ancha para suspender, a 5 cm de la superficie, el alambre de cobre. Antes de colocar el cobre en su posición, debe calentarse durante breves segundos utilizando un encendedor o yesquero. La reacción comenzará cuando el cobre caliente se suspenda sobre la superficie de la acetona con ayuda de un soporte.

¿Qué sucede?

El cobre brillará con un intenso color rojizo, como si ardiera. El efecto será todavía más notable si se apagan las luces, o si se enrolla el cobre en formas circulares más grandes.

Explicación

La acetona es un líquido volátil, por lo que desprende muchos vapores. Estos vapores se encuentran con la superficie caliente del cobre, la cual sirve como catalizador sólido para que se oxiden por acción del oxígeno del aire. La ecuación química para esta reacción es la siguiente:

CH₃OCH₃(g) + 3/2O₂→ CH₃CHO(g) + CO₂(g) + H₂O(g)

Por lo tanto, los vapores de acetona se oxidan a acetaldehído, produciéndose dióxido de carbono, agua, y calor. Este calor es el responsable de que el cobre se encienda, pues lo absorbe excitando sus electrones y desprendiendo candela.

En el siguiente vídeo se muestra el sencillo procedimiento para realizar este experimento:

La botella del genio

Materiales necesarios

Botella de vidrio (preferentemente oscura).
Peróxido de hidrógeno (30%).
Permanganato de potasio.
Tapón.
Papel de cocina.
Hilo.
Guantes.
Cilindro graduado de 100 mL.

Procedimiento

NOTA: antes de proceder es necesario usar los guantes de protección para evitar las quemaduras con el peróxido de hidrógeno.

Medir 50 mL de peróxido de hidrógeno 30% en el cilindro graduado, el cual se trasvasará a la botella de vidrio. En el papel de cocina se depositará, aproximadamente, 1 gramo de permanganato de potasio, enrollándose y amarrándose el papel con un hilo. Este hilo se presionará cuidadosamente contra el tapón de la botella, de manera que al destaparla el papel caiga dentro del peróxido de hidrógeno.

¿Qué sucede?

Cuando la botella se frota y se destapa, emergerá una torre de humo blanco, recordando a la aparición del Genio de la botella.

Explicación

La reacción química que tomar lugar es la siguiente:

2KMnO₄(s) + 3H₂O₂(ac) → 2MnO₂(s) + 2KOH(ac) + 2H₂O(g) + 3O₂(g)

La reacción es muy exotérmica, por lo que la botella se calentará mucho. El humo blanco está compuesto predominantemente por oxígeno, producto de la oxidación-reducción que ocurre entre el permanganato de potasio y el peróxido de hidrógeno.

En el siguiente vídeo verá el procedimiento para recrear el Genio de la botella:

Espejo de plata

Materiales necesarios

Pastillas de hidróxido de sodio.
Solución amoniacal diluida.
Vasos de precipitado.
Tubo de ensayo.
Agua caliente.
Solución de nitrato de plata.
Solución de glicerol.

Procedimiento

En un vaso de precipitado se vierte una cantidad moderada (10-15 mL) de solución amoniacal. A esta se le agregará unas pocas pastillas de hidróxido de sodio y se agitará hasta que se disuelvan.

En tubo de ensayo que contiene la solución de nitrato de plata, se le adicionará la mezcla NH₃-NaOH (NH₄OH), formándose un precipitado de color marrón. Se continuará agregando más NH₄OH hasta que el precipitado se redisuelva.

La solución de plata se mezcla en otro tubo de ensayo con la solución de glicerol. Y finalmente, en un vaso de precipitado grande, se adicionará agua caliente y se sumergirá el tubo de ensayo con la plata y el glicerol a modo de baño María.

¿Qué sucede?

El interior del tubo de ensayo se recubre literalmente con un espejo de plata sólida.

Explicación

El nitrato de plata reacciona con el NH₄OH para producir inicialmente óxido de plata, Ag₂O, el cual ante un exceso de NH₄OH se forma la sal soluble [Ag(NH₃)₂]OH, que contiene el complejo Ag(NH₃)₂⁺. Este complejo puede oxidar al glicerol a ácido glicérico, reduciéndose a su vez en plata metálica.

La base de este experimento es el uso de este complejo y su mezcla en sí misma como reactivo de Tollens, usado para detectar aldehídos en prácticas de química orgánica.

En el siguiente vídeo podrá seguir los pasos para recrear el espejo de plata:

Experimentos de química para universidad

A diferencia de los experimentos anteriores, los realizados en la universidad ameritan necesariamente un laboratorio, o por lo menos los materiales de vidrio más fundamentales y las instalaciones adecuadas para proceder con seguridad.

Extracción de esencias

Materiales necesarios

Rayo.
Limones.
n-Hexano.
Equipo de destilación.
Agua destilada.
Matraz.
Embudo de decantación.
Sal de Epsom (MgSO₄).

Procedimiento

En el siguiente vídeo se aprecia un ejemplo general de cómo luce el procedimiento a seguir:

Las pieles de los limones se rayan y se recolecta la máxima cantidad posible en el balón de destilación, el cual se llenará hasta la mitad con agua destilada. Asegurados el montaje y las conexiones del equipo de destilación, así como el matraz receptor donde goteará el destilado, se inicia el calentamiento junto con un agitador magnético.

¿Qué sucede?

Ocurre una destilación por arrastre de vapor. El destilado consiste de una mezcla de aceite en agua, y desprenderá un aroma intenso a limón. Este destilado se trasvasa a un embudo de decantación y se le añadirá 10 mL de n-hexano o cualquier otro solvente apolar de su preferencia (xileno, diclorometano, etc.).

Se procede como en el vídeo, a excepción de que la capa aceitosa (la de arriba) se extrae por la boca del embudo. Repetida la separación otra vez, se le adiciona a la mezcla hexano-aceite de limón unas cantidades pequeñas de MgSO₄, de tal manera que deshidrate o elimine el agua remanente.

Finalmente, el n-hexano se elimina por evaporación siguiendo la misma metodología del vídeo.

Explicación

En la obtención de la esencia de limón se desarrolla una destilación por arrastre de vapor. Esta esencia, aceitosa, es inmiscible con el agua; sin embargo, sus componentes, especialmente el limoneno, son volátiles, por lo que tienen presiones de vapor altas. Debido a esto sus vapores son arrastrados por el vapor de agua, pudiéndose destilar la esencia aun cuando su punto de ebullición sea superior al del agua.

Este experimento puede realizarse con cualquier fuente de esencias: lavandas, canelas, naranjas, ajos, pétalos de flores, etc. Se trata probablemente de uno de los experimentos más simples y fascinantes de la química orgánica.

Ensayo a la llama

Materiales necesarios

Sales de cloruro de distintos metales: sodio, estroncio, cobre, bario, potasio y litio.
Hisopos de algodón.
Agua destilada.
Mechero Bunsen.

Procedimiento

Se usará un hisopo de algodón por cada sal. Una vez humedecido en agua, y embardunado con la sal para ensayar, se llevará el hisopo a la llama oxidante del mechero.

El siguiente vídeo ilustra de manera precisa la forma de proceder:

¿Qué sucede?

Dependiendo de la sal veremos distintos colores encima de la llama:

Amarillo intenso para el NaCl
Violeta para el KCl
Verde para el CuCl₂
Anaranjado rojizo para el SrCl₂
Rojo ladrillo para el BaCl₂
Anaranjado para el CaCl₂
Lila para el LiCl

Explicación

Los átomos metálicos (neutros o iones) al ser calentados sufren un incremento en el contenido energético de sus electrones, los cuales pasan a un nivel energético mayor; y al regresar a su nivel energético basal, se emite una luz característica, proporcional al fotón absorbido.

Esta luz emitida sirve como información para identificar metales. Por ejemplo, las sales de cobre se reconocen porque al arder despiden una llama verdosa.

Saponificación: elaboración de jabón

Materiales necesarios

Plancha de calentamiento.
Vasos de precipitado de 250 ml y de 100 ml.
Varilla de vidrio para agitar.
Termómetro.
Cilindro graduado o probeta de 50 ml.
Aceite de cocina.
Solución de hidróxido de sodio al 21 % (m/v).
Balanza analítica.
Soporte universal con una pinza.

Procedimiento

Se pesan 15 gramos del aceite seleccionado. Para ello, se pesa el vaso de precipitado de 100 ml y se le agrega aceite hasta los 15 gramos requeridos.
Se coloca un vaso de precipitado de 250 ml con agua en la plancha de calentamiento o en una cocinilla, y se calienta a una temperatura que oscile entre 70 y 80 ºC.
El soporte universal se coloca al lado de la plancha de calentamiento y se sumerge el vaso de precipitado con aceite en el agua calentada a 70 ºC. El vaso de precipitado con aceite es asido por su parte superior por una pinza del soporte universal, como si fuera un baño María.
Se espera que el aceite alcance una temperatura de 70–80 ºC y se añade lentamente 10 ml de la solución de hidróxido de sodio, agitándose la mezcla en forma continua.
Debe evitarse que la mezcla del aceite y el hidróxido hierva. Si la temperatura alcanza 90 ºC, se apaga la plancha de calentamiento y se sigue agitando hasta observar la aparición de un precipitado, indicando que se ha completado la saponificación.

¿Qué sucede?

La reacción de saponificación origina un precipitado compuesto por las sales de los ácidos grasos liberados del aceite. Se trata, en términos más simples, de un jabón. Este jabón debe lavarse con abundante agua y guardarse por lo menos dos semanas antes de usarse.

Explicación

La reacción de saponificación tiene lugar cuando los triglicéridos del aceite reaccionan con el hidróxido de sodio. Al hacerlo, se descomponen en sus ácidos grasos constituyentes y libera glicerina, la cual forma parte también del jabón producido.

Este experimento puede reproducirse con cualquier aceite o grasa, siempre y cuando se conozca sus índices de acidez. Con esta información se conoce la cantidad aproximada de hidróxido de sodio o de potasio que debe agregárseles para neutralizar sus ácidos grasos libres y, por consiguiente, hidrolizar completamente sus triglicéridos.

Referencias

Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
Junta de Andalucía. (s.f.). 100 experimentos de sencillos de física y química. [PDF]. Recuperado de: juntadeandalucia.es
María M. Fernández Casar. (1998). Química: Manual de Laboratorio. Editorial Triángulo, Caracas.
Helmenstine, Anne Marie, Ph.D. (11 de febrero de 2020). Top Chemistry Projects for Bored Kids. Recuperado de: thoughtco.com
The Editors of Publications International Ltd. (18 de noviembre de 2007). Science Projects for Kids: Chemical Reactions. Recuperado de: lifestyle.howstuffworks.com
Ben Finio. (01 de agosto de 2019). Make Elephant Toothpaste. Science Buddies. Recuperado de: scientificamerican.com
Universidad Industrial de Santander. (s.f.). Práctica 10: Cambio químico, estequiometria y reciclaje. [PDF]. Recuperado de: ciencias.uis.edu.co