Experimentació lliure

Un bloc de recursos per a les Ciències Experimentals

Les 10 (o més) reaccions de Química més espectaculars (3)

Posted by Lorenzo Ramírez a 22 novembre 2014

Tercera entrega de les 10 reaccions de Química més espectaculars que es poden fer en un laboratori escolar. Aquesta vegada amb foc per tot arreu.


5. La serp del faraó de sucre

La serp de sucre cremada

Aquesta serp del Faraó (o Serp Negra o, fins i tot, Mamba Negra), com podeu veure al vídeo de Delcopond, no te gens que envejar a la que anomeno a sota verdadera (perquè és la que surt a totes les compilacions) ja que és tant o més espectacular i, per contra es fa amb uns components molt fàcils d’aconseguir (sucre, millor si és glas, i bicarbonat).

Mamba negra

Imatge del vídeo de Delcopond

Primer s’han de preparar el ous de la serp barrejant una cullerada de bicarbonat per cada quatre cullerades de sucre glas i fent unes pastilles comprimint la mescla humitejada en alcohol. Es fiquen les pastilles sobre sorra de platja ben mullada amb alcohol i s’encén. Poc a poc començaran a sortir les serps dels seus ous. S’ha de tenir paciència ja que les serps triguen a desenvolupar-se.

Us he de dir que a mi no m’han sortit mai tan bé com en el vídeo de Delcopond. És preferible que les pastilles estiguin seques i, pot ser, millor no fer pastilles i posar la mescla directament sobre la sorra mullada en alcohol fent una muntanyeta.

Per a fer pastilles grosses va bé el coll tallat d’una ampolla d’aigua petita on es fica la mescla, i un bocí de pal d’escombra de fusta per comprimir. Si volem pastilles més petites podem utilitzar els recipients buits de les pastilles de medicaments, com els de les aspirines (idea de Josep Corominas).

 Ous de serpFer pastilles

En aquesta reacció, en cremar amb alcohol la mescla de bicarbonat i sucre col·locada sobre una base de sorra de la que sortirà la serp, el bicarbonat es descompon en carbonat de sodi, vapor d’aigua i diòxid de carboni.

2 NaHCO3 → Na2CO3 + H2O + CO2

Els de Quimicefa ho fan molt similar però aposten pel nitrat d’amoni:

NH4NO3 → N2O + 2 H2O

Mentre que la combustió del sucre produeix vapor d’aigua i diòxid de carboni:

C2H5OH + 3 O2 → 2 CO2 + 3 H2O

Al mateix temps, el sucre es caramel·litza per acció de la calor. En aquest estat plàstic, el sucre s’infla per acció del gas desprès. Mentre el sucre s’infla i la reacció contínua, el sucre acaba per cremar-se en una reacció que combina la combustió i la deshidratació:

C12H22O11+ 12 O2 → 12 CO2+ 11 H2O

C12H22O11 + Q  → 12 C + 11 H2O

El que s’obté de la reacció és carboni inflat, amb una forma que recorda a una serp.

La serp de sucre deshidratada

Deshidratacio sucreUna alternativa clàssica ha estat la formació de la serp de sucre per deshidratació amb àcid sulfúric. Pot ser, més que una serp sembla un fal·lus negre, però ..

La reacció desprèn gran quantitat de gasos tòxics i deixa un residu impregnat de sulfúric per la qual cosa, encara que s’ha fet tradicionalment en els laboratoris escolars, no és gens recomanable fer-la a classe. En tot cas, si es fa, en la campana de gasos i neutralitzant després els residus amb carbonat de sodi.

La reacció és molt fàcil de fer. En un vas de precipitats petit es fica fins la meitat de sucre, se completa amb sulfúric, es remena una mica amb una vareta i es deixa que l’àcid faci el seu efecte.

Aquí s’expliquen les reaccions que tenen lloc i es veu la serp de sucre en acció.

La serp del faraó de veritat

La veritat és que aquest experiment de la serp del faraó (la verdadera) que es fa cremant tiocianat de mercuri (II) [sulfocianur de mercuri (II) – Hg(SCN)2] és ben guapo, però a causa de l’alta toxicitat dels fums, que contenen vapor de mercuri, cianogen, diòxid de sofre, etc, i de que els residus també són prou tòxics (mercuri). NO és gens recomanable fer-la a classe.

 Serp del faraó

A més a més, el tiocianat de mercuri (II) és un compost més difícil d’aconseguir que el bicarbonat i bastant car. Hi ha l’alternativa de sintetitzar-lo un mateix a partir de tiocianat de potassi, mercuri metall i àcid nítric concentrat com ho expliquen aquí, però encara tot el procés és més tòxic.

Els de Triple enlace expliquen prou bé la concatenació de reaccions que es produeixen en encendre el tiocianat.

Aquí teniu l’enllaç a diferents vídeos en es veu la formació de la serp a partir d’un bocí de tiocianat, a partir de la substància en pols, i una variant en la que el tiocianat està amagat a sota d’una muntanyeta de dicromat d’amoni amb la qual s’inicia la reacció, de manera que sembla que la serp surt del foc del volcà.

 


6.- La botella de foc

És una combustió ràpida del vapor de alcohol que plena una botella. La reacció és espectacular però molt ràpida. Per veure-la bé el laboratori ha d’estar una mica a les fosques i, si es grava per visionar-la a càmera lenta després, millor.

S’agafa una botella de plàstic transparent seca per dins d’un litre i mig o dos litres (millor encara una garrafa de plàstic de 5 litres) i es fica a dins una mica d’alcohol de cremar o de farmaciola. Amb 1 o 2 mL n’hi ha prou i va bé qualsevol alcohol (metanol, etanol, isopropanol). S’escampa bé per tota l’ampolla i es llança l’excés d’alcohol.

Es col·loca la botella en una taula i s’apropa l’extrem d’un encenedor de cuina de gas a la boca de l’amolla. Es veurà una flamarada i es sentirà un xiulet fort. La mà no ha d’estar mai damunt la boca de la botella quant s’encén!.

Imatge de Youtube de Flinn Scientific

Imatge de Youtube de Flinn Scientific

Aquest és el vídeo que més apareix en les pàgines que recopilen experiments espectaculars, però a mi m’agrada més el de la foto de dalt o aquest d’un profe que ho fa davant l’alumnat amb una garrafa gran de plàstic i alcohol isopropílic per parlar d’energia química.

La serp de foc

Una alternativa molt elegant que vaig aprendre de Josep Corominas consisteix en muntar en espiral un tub de plàstic transparent d’uns dos metres de llarg i un parell de centímetres de diàmetre, de manera que es pot fer lliscar des del forat de dalt una mica d’alcohol o d’acetona. El líquid va baixant pel tub mentre una part se va evaporant. Quan el que queda de combustible arriba al final del tub es troba amb una espelma encesa.

El gas s’encén i una bonica flama va ascendint per tot el tub amb un resultat preciós.

Coet d’alcohol

Base de llançament vertical

Base de llançament vertical

Aquesta deflagració de l’alcohol de la que parlem es pot aprofitat per utilitzar-lo com a combustible de coets i fer una altra experiència que agrada de debò a la canalla.

S’ha d’aconseguir una ampolla de plàstic buida (de gasosa, de cola, MAI de VIDRE!) que es pot utilitzat tal qual, o bé posar-li una punta i alerons de cartró per convertir-la en un coet. Al tap se l’ha de fer un petit forat al centre d’uns 4 mil·límetres de diàmetre. Aquesta serà la via d’escapament dels gasos que es produeixen en la combustió de l’alcohol.

Es buida bé l’envàs i s’asseca. Amb l’ampolla destapada se li fiquen aproximadament 1,5 mL de alcohol i es va girant i agitant la botella per tal d’aconseguir que la major part de l’alcohol s’evapori. Se li posa el tap ben roscat i, si hem ficat alcohol en excés, s’acaba de buidar ficant-la vertical.

Ara s’ha de posar l’ampolla-coet al terra o en una base de llançament apuntant a un espai buit on no pugui xocar amb res. No s’ha d’encendre directament amb un encenedor sinó amb la punta d’un pinxo doblegada (d’aquells que s’usen per fer pinxos moruns). Si s’apropa la punta del pinxo encesa a l’orifici del tap de l’ampolla i l’envàs sortirà a mil per hora fent un xiuxiueig fort.

Es pot usar la botella diverses vegades si no es deforma massa amb l’escalfor dels gasos de la combustió del vapor l’alcohol amb l’oxigen de l’aire, però entre llançament i llançament convé refredar l’envàs agitant-lo sense el tap, el que de pas aconsegueix que torni a entrar aire net a l’ampolla.

 Com encendre el coet  Base de llançament 2

Si fem l’experiment sense gaire llum veurem com instantàniament l’ampolla es posa incandescent. En encendre’s la mescla de l’interior de la botella augmenta molt la pressió, el que fa que els gasos surtin a gran velocitat pel petit orifici del tap. En contrapartida l’ampolla surt impulsada cap al costat oposat de la fuita pel principi d’acció i reacció.

Aquí, en el programa d’Spangler Science TV ho fan de forma similar a la meva proposta i molt bé explicat i aquí teniu una versió de la Royal Society of Chemistry en la que fan el forat en el cul de la- botella i la rampa de llançament és un metre de canaló dels que es fiquen per recollir l’aigua de les taulades.


Posted in Experiments, Laboratori, Química | Etiquetat: , , , , , , , | Leave a Comment »

Les 10 (o més) reaccions de Química més espectaculars (2)

Posted by Lorenzo Ramírez a 6 novembre 2014

Continuació de les 10 reaccions de Química més espectaculars que es poden fer en un laboratori escolar


 

3.- La reacció dels ossets de gominola (o de les llaminadures vàries)

És una reacció tant espectacular que cada any els meus alumnes la porten a la fira de Ciència al carrer de Lleida. Consisteix en escalfar una punta d’espàtula de clorat de potassi en un tub d’assaig fins que fon, moment en el que s’hi fica l’osset (o un bocí de la llaminadura que es vulgui). A l’instant comença a cremar amb gran virulència i emetent una llum intensa.

 

 Llaminadura i clorat

 

 

Les reaccions d’oxidació es poden classificar, segons la velocitat de reacció en: lentes, com l’oxidació d’un bocí de ferro; ràpides, com la combustió de la llana d’acer; o instantànies, com les deflagracions i detonacions. La combustió és una reacció d’oxidació ràpida entre un combustible (agent reductor que cedeix electrons al oxidant) i un comburent (agent oxidant que capta electrons del combustible) que es caracteritza per l’emissió de llum i calor. En aquest cas el combustible és la llaminadura (l’osset, o un tros de núvol o de paper) i el combustible l’oxigen que es desprèn en descomposar-se el clorat de potassi quan l’escalfem fins a liquació.

Més informació detallada de com fer la reacció trobeu al wiki Química divertida i si voleu veure-la podeu mirar aquest vídeo.

 

 


 

4.- Coca-cola ligt i els Mentos

No és ben bé una reacció química la que provoca les famoses fonts de coca-cola, però podem donar per bo pop com animal de companyia.

Les begudes carbòniques es preparen pressionat diòxid de carboni dins de l’ampolla durant el procés d’envasament, el que significa que hi ha prou d’aquest gas esperant alliberar-se quan la pressió disminueixi, motiu pel qual les gasoses, en obrir-les, desprenen bombolles.

Geiser de mentos

Mentos en varis líquids carbonatats. D’esquerra a dreta: Aigua carbonatada (Perrier), Coca-cola clàssica, Sprite, i Coca-cola light. Per K. Shimada [Wikipedia]

Però… perquè la coca-cola light i els mentos funcionen millor que la gasosa i el sucre, per exemple?.

Mentos geyser tubeEn deixar caure els ments el procés d’alliberament de diòxid de carboni s’accelera per diversos motius: a) els mentos són prou densos i s’enfonsen ràpidament, b) trenquen la tensió superficial de la beguda, i c) els minúsculs clotets que cobreixen l’exterior d’aquests caramels fan que l’àrea de la superfície sigui més gran, la qual cosa implica que es poden formar moltes més bombolles i el diòxid de carboni es pot alliberar de manera més violenta,.

Per tant, no és gens recomanable menjar un mentos amb la boca plena de Coca-cola light, entesos?, encara que a youtube ja hi ha de vídeos en els que això es fa.

De totes maneres, que surti bé no és gens de fàcil. S’ha de ficar dins l’ampolla una bona quantitat de mentos i tots alhora. Per aconseguir bons resultats venen un aparellet que anomenen Geyser Tube, que mecanitza el procediment.

Aquí teniu l’explicació molt més detallada del que passa i per què passa del que jo he explicat, que en l’explicació resumeix l’article original  en l’Am. J. Phys i el corresponent ppt de la doctora Tonya Coffey. Per a gaudir dels rajolins aquí hi ha un vídeo a càmera lenta del fenomen.

 

 


Posted in Experiments, Laboratori, Química | Etiquetat: , , , , | Leave a Comment »

Les 10 (o més) reaccions de Química més espectaculars (1)

Posted by Lorenzo Ramírez a 26 octubre 2014

Les 10 (o més) reaccions de Química més espectaculars que es poden fer en un laboratori escolar, i sense ordre de preferència

Totes les reaccions químiques tenen la seva gràcia, però hi ha algunes que recullen l’admiració (oooohhhh!!!) més general i es van repetint en les recopilacions de reaccions químiques més espectaculars, més divertides, més emocionants, etc…

Aquí començo amb una selecció d’aquestes reaccions que es poden realitzar en un laboratori escolar amb un perill mínim si es guarden les precaucions necessàries, i que aniré ampliant en successives entrades al bloc i recopilant-les totes, segons les vagi publicant, en una pàgina de la secció que anomeno Els 10 més.

Les reaccions més explosives i perilloses és millor deixar-les per un especialista o mirar-les per la tele o youtube. Per exemple, Theodore Gray a més de col•leccionar elements és capaç de fer les reaccions més espectaculars alhora que les fotografia i filma. El seu llibre Els elements es pot comprar en castellà i català i Ciencia loca només en castellà.

I d’on surt la selecció que faig?. Bé, finalment són els meus gustos personals, però la idea ve de unes quantes pàgines web que són conscients de l’interés que desperten les classificacions en la gent (recordeu aquell anunci de cotxes que es basava en nomenar diferents classificacions) i proposen les 10 més del que sigui. De fet podria dir que m’he inspirat en les següents 10 (o menys) propostes (si les compteu són 7, però 7 també és un número màgic):

10 Amazing Chemical Reactions, de Anne Marie Helmenstine, Ph.D.

10 Incredible Chemical Reaction GIFs Explained, de Laura Suen

16 Incredible Chemical Reaction GIFs, de Blazepress

Top 10 Mad Science-Worthy Chemistry Experiments, d’Alex in Neatorama Exclusives, Science & Tech, Video Clips

Kent demos, de Mr Kent

Top 10 Amazing Chemical Reactions, de Listverse, la pàgina de les llistes vàries

Top 10 Amazing Chemistry Videos, e la pàgina de Wired


-

1. Reaccions oscil•lants

Les reaccions oscil•lants són poc comuns i bastant complexes, però visualment són de lo més vistós que hi ha a la química. Entre totes la més coneguda és la Reacció oscil•lant o rellotge de Briggs-Rauscher. Aquest experiment es caracteritza perquè el color d’una dissolució canvia cíclicament, depenent de la concentració de les diferents espècies químiques que es van formant mentre té lloc la reacció química.

La direcció de Briggs-Raucher treballa amb tres solucions incolores, que són barrejades en un got de precipitats. La solució va passant per un cicle de color que segueix l’ordre: incolor-ambre-blau fosc, abans de finalitzar com una barreja blau gairebé negre que desprèn un olor a iode.

reacc_Briggs-Rauscher

Com el seu nom ho diu, aquesta reacció va ser desenvolupada inicialment per S. Thomas C Briggs i Warren Rauscher, tots dos companys de feina al Galileu High School de Sant Francesc. Cal esmentar també, que aquesta reacció és basa en altres dues reaccions oscil•lants prèviament conegudes, la reacció de Bray Liebhafsky i la reacció de Belousov-Zhabotinsky.

En aquest document de la extinta revista digital Quark (SM), Pablo Vivo explica els ingredients i procediment per a fer la reacció i també les reaccions químiques implicades. Per a veure la reacció en temps real podeu mirar aquest vídeo. També teniu més informació sobre aquest tipus de reaccions al final de la meva entrada Comunicació química entre bocins d’un gel molt especial.

En el passat DDD a Lleida Marisa Prolongo ens va obsequiar amb aquesta reacció amb un chupa-chups enganxat a una minibatedora de les que venen a Ikea.

En el passat DDD a Lleida Marisa Prolongo ens va obsequiar amb aquesta reacció amb un chupa-chups enganxat a una minibatedora de les que venen a Ikea.

Altres reaccions amb canvi de colors

Hi ha, però, reaccions químiques en les que les solucions van canviant de color (encara que no cíclicament i espontània) i que són tant o més boniques que aquesta, que es fan amb uns reactius molt més fàcils d’aconseguir en un laboratori escolar i que les reaccions químiques involucrades són més fàcils d’explicar. En particular recomano dues en les que el component clau són els sucres: La botella blava (amb glucosa) i la reducció del permanganat per la sacarosa que se li diu La reacció del camaleó.

Una explicació molt detallada de com fer la reacció de la botella blava i altres variants la fa l’Institut Jorge Manrique de Palència. També es pot veure en vídeo.

Aprendiendo química con golosinas és un article molt dolç de José Manuel Rodríguez i Juan A. Navarro de Tuero en la Revista Eureka sobre Enseñanza y Divulgación de las Ciencias que inclou la reacció del permanganat amb caramel i altres més. Com a vídeo pot servir aquest.
En el passat DDD a Lleida Marisa Prolongo ens va obsequiar amb aquesta reacció amb un chupa-chups enganxat a una minibatedora de les que venen a Ikea.


 

2.- Líquids sobrerrefredats

Gel calent d’acetat de sodi

A les botigues d’esport de muntanya venen uns escalfamans que consisteixen en unes bossetes de plàstic amb un líquid i una làmina metàl•lica dins que s’escalfa quan comprimeixes i doblegues la làmina (també venen uns altres escalfamans de polsim de ferro “amb molta química”).

Calientamanos acetatoEl líquid que hi ha dins la bossa és una dissolució sobresaturada d’acetat de sodi. Una dissolució sobresaturada és una dissolució en la que hi ha més sòlid del permès a aquesta temperatura (equilibri termodinàmic metastable).

Aquest fenomen de la sobresaturació es dona en les solucions d’acetat de sodi trihidratat en aigua (en una proporció entre el 75 i el 85 % en aigua). L’acetat es dissol en aigua a alta temperatura i en deixar refredar els ions d’acetat i de sodi no aconsegueixen orientar-se espontàniament, de manera que no es formen els cristalls, i s’obté una solució en equilibri termodinàmic metastable. La dissolució sobresaturada pot cristal•litzar espontàniament dipositant una llavor d’acetat de sodi, o simplement copejant amb el dit. Aquesta cristal•lització espontània es produeix amb l’alliberament de la calor latent, el que dóna lloc a un augment de la temperatura del sistema.

L’acetat de sodi es pot comprar tal qual o fabricar-lo un mateix a partir de vinagre blanc (del que venen als supermercats per netejar la cal) i bicarbonat de sodi, com s’explica en WikiHow.

En Youtube hi ha un munt de vídeos en els que es veu la cristal•lització de l’acetat, que és ràpida i espectacular, com en aquest. També hi ha altres vídeos de pega en els que es mostra un “aigua” que cristal•litza en tirar-li una llaminadura o similar. En tots ells “l’aigua” és l’acetat.

-

Aigua sobre refredada

No només podem tenir solucions sobresaturades que no cristal•litzin a temperatura ambient, també pot passar amb líquids que es troben per sota del seu punt de congelació. És el que pot passar amb l’aigua.

S’ha d’eliminar l’aire dissolt en l’aigua bullint-la i després posar l’aigua en ampolles tancades en un congelador. D’aquesta manera l’aigua pot romandre en estat líquid a temperatures per sota del seu punt de congelació, però quan els recipients s’agiten es produeix una congelació instantània. També es pot fer amb ampolles d’aigua mineral. Us he de dir, però, que ni jo ni altres companys que l’han intentat en la meva presència l’hem aconseguit.

Aigua sobre refredada

Per saber més del sobrerefredament, l’aigua sobre refredada i com fer l’experiment teniu la pàgina de Science in school. També podeu mirar el fenomen.


 

 

Posted in Experiments, Laboratori, Química | Etiquetat: , , , , , , , , | Leave a Comment »

Desprès de la X reunió de divulgadors de ciència (DDD) a Lleida 2014

Posted by Lorenzo Ramírez a 23 octubre 2014

Els passats dies 10, 11 i 12 d’octubre va tenir lloc a Lleida la Xa Reunió de divulgadors de ciència (DDD). Les sessions de les presentacions varen tenir lloc al saló d’actes de l’edifici transfronterer de la Universitat de Lleida, on van assistit més de 150 divulgadors de tota Espanya que van poder gaudir de 60 comunicacions dels àmbits més diversos de la ciència.

Lleida-Imatge_de_la_Seu

Hem de tornar a agrair a Manolo Fernández l’organització de la trobada i el resum que ha preparat de les presentacions, que podeu veure en les diapositives de sota. També hem de donar l’enhorabona als companys del CRP de Lleida, amb Anna Giménez al capdavant, que han fet que la reunió fora tot un èxit.

Encara està en procés de muntatge el vídeo que es va fer en les dues reunions de ponències. Quan estigui enllestit ja el penjaré aquí sota. Entre tant us enllaço el vídeo “Experimentos con el profe” que ens va presentar Juan Antonio Jimenez Salas, director del planetari d’Úbeda (Jaen). És una lliçó interessantíssima sobre el decaïment radioactiu i del que pot arribar a fer per la ciència un profe tancat a cassa .

i també el vídeo a càmera lenta de l’esclat d’un globus quan cau amb una moneda a dins al terra. El vídeo no clarifica com xoca la moneda amb el globus, però va servir per continuar la discussió de l’experiència:

Seu_VellaA més de les sessions de treball varen tenir activitats “paral•leles” i visites a la ciutat de Lleida. En concret, el dissabte al matí es va fer una visita guiada a la Lleida jueva i per la nit vam descobrir la Seu Vella i el seu magnífic claustre.

També varen tenir ocasió de ser el primer grup en veure en les ruïnes romanes dels baixos de l’Auditori l’exposició sobre la vida i l’obra científica del lleidatà Joan Oró .

expojoanoro

El diumenge per la tarda, i pels que es van poder quedar a Lleida donat que al dia següent tenien festa, José Manuel Pérez va fer una visita guiada a La Mitjana, un bosc de ribera de 90 hectàrees que tenim al mig de la ciutat en molt bon estat de conservació.

La_Mitjana

Moltes més fotos de l’encontre les podeu veure en la pàgina de Manolo Benítez en Facebook

-

Posted in Esdeveniments, Experiments | Etiquetat: , | Leave a Comment »

X reunió de divulgadors de ciència (DDD) a Lleida 2014

Posted by Lorenzo Ramírez a 25 setembre 2014

La reunió anual de divulgadors de Ciència (DDD) capitanejada per Manolo Fernández arriba a la seva desena ocasió, i aquesta vegada es celebrarà a Lleida, del 10 al 13 d’octubre.

Les sessions de les presentacions seran el dissabte 11 por la tarda i el diumenge 12 pel matí a l’edifici transfronterer de la Universitat de Lleida. A més dels divulgadors pot assistir qualsevol professor o professora que s’apunti a las jornades (contarà com un curset de 10 hores).

Al llarg de les dues sessions es presentaran unes 80 propostes amb un format de minipresentació. Bàsicament seran experiments de qualsevol àmbit científic, però també propostes didàctiques o de divulgació científica en general. Per aquells de vosaltres que us agradi el laboratori poden ser els dos dies que més bé us lo passeu en tot l’any!! (exagerant una miqueteta).

cartell jornades divulgacio
Una mostra de les comunicacions i els objectius de les jornades els podeu veure en el detall de l’activitat coorganitzada pel CRP del Segrià.

 

Posted in Esdeveniments, Experiments | Etiquetat: , | Leave a Comment »

 
Follow

Get every new post delivered to your Inbox.

Join 32 other followers