Archivos de la categoría ciencia recreativa

Aliento de dragón

La magia

Un papel que está sobre un plato comienza a arder cuando el mago le sopla

La química

El papel se presenta sobre un plato que contiene en el extremo más alejado del mago una mezcla de clorato potásico (KClO3) y azúcar (sacarosa, C12H22O11) .  En el extremo opuesto hay una pequeña cantidad de ácido sulfúrico (H2SO4).

Cuando el mago eleva el plato y al mismo tiempo que comienza a soplar sobre el papel, lo inclina ligeramente  de tal forma que el ácido sulfúrico resbala lentamente hacia donde está la mezcla de los  otros dos reactivos.

Antes de la demostración mientras se presenta la misma a la audiencia, el plato está sobre la mesa con el papel encima. Para que no se mezclen los reactivos antes de tiempo se puede elevar un poco el extremo que contiene la mezcla del azúcar y el clorato potásico poniendo un lápiz u otro objeto debajo del plato.

Las reacciones

Una posible explicación de lo que sucede es que el sulfúrico reacciona con el clorato potásico dando ácido clórico que a continuación reacciona violentamente con el azúcar.

2 KClO3 + H2SO4 → 2HClO3 + K2SO4

8 HClO3 + C12H22O11 → 11 H2O + 12 CO2 + 8 HCl

A tener en cuenta

Esta experiencia es  peligrosa y solo la debe intentar un adulto con experiencia en el manejo de substancias peligrosas.

El ácido sulfúrico es corrosivo y aunque no es volátil hay riesgo de que los humos que resultan en el experimento lo contengan además de cloruro de hidrógeno.

El azúcar y el clorato potásico hay que mezclarlo con cuidado ya que puede existir riesgo de explosión por percusión, por ejemplo si se utiliza un mortero.

Vivimos en el fondo de un mar de aire

“Vivimos en el fondo de un mar de aire”
Evangelista Torricelli (1608-1647)

El experimento

Material

  • Una lata de refresco vacía.
  • Un recipiente con agua fría.
  • Unas pinzas para sujetar la lata.
  • Un poco de agua.
  • Una fuente de calor para calentar la lata.

¿Cómo se hace?

  1. Echamos en la lata un fondo(∼1 cm) de agua.
  2. Calentamos la lata hasta que hierva el agua y veamos claramente como sale el vapor.
  3. Metemos la lata invertida en el recipiente con agua fría

¿Qué sucede?

El aire que tenemos sobre nuestras cabezas pesa ya que es atraído, como todo lo demás, por la Tierra. Estamos acostumbrados a vivir, como decía Torricelli, en el fondo de un mar de aire y por eso no solemos ser conscientes de que sobre cada centímetro cuadrado de nuestra piel o de cualquier objeto el aire ejerce una fuerza de 1 kg-fuerza, el peso de un litro de agua. Una fuerza de 1 kg-fuerza por cada cm2 es una presión de 1 atmósfera.

La superficie exterior de la lata mide aproximadamente  350 cm2 por lo tanto el aire ejercerá sobre ella una fuerza de unos 350 kg-fuerza.

Cuando hablamos de una lata de refresco vacía lo que realmente queremos decir es que no tiene refresco ya que vacía no está pues su interior está lleno de aire. El aire del interior de la lata ejercerá también una fuerza de 350 kg-fuerza hacía el exterior.

Si somos capaces de  extraer el aire del interior, la fuerza del aire exterior ya no estará compensada y estrujará la lata ya que la fina capa de aluminio no sera capaz de impedirlo.

Al hacer hervir un poco de agua en el interior de la lata, el vapor de agua formado expulsará el aire que contiene. Cuando se introduce la lata invertida en el recipiente con agua fría se produce la condensación del vapor en agua líquida, quedando la lata, ahora si, vacía. La fuerza del aire exterior produce la deformación que vemos de la lata.

A tener en cuenta

Hay que asegurarse de no tener a nadie cerca al que rociemos sin querer con agua hirviendo cuando introducimos la lata en el agua fría.

 

 

 

 

¿Magia?… No, química

Primero la magia

El mago vierte un poco de vino tinto en cinco vasos vacíos:

  1. En el primero no hay ningún cambio.
  2. En el segundo el vino tinto se transforma en agua.
  3. En el tercero en leche.
  4. En el cuarto en batido de frambuesa.
  5. Y en el quinto en gaseosa.

Ahora la química

El “vino tinto” es realmente una disolución de permanganato potásico en medio ácido (sulfúrico).

  1. En el primer vaso no hay nada.
  2. En el segundo hay tiosulfato sódico que decolora (reduce) al permanganato del “vino tinto”.
  3. En el tercero hay tiosulfato, que como antes reduce al permanganato, y cloruro de bario  que forma un precipitado blanco (sulfato de bario) con el sulfato del “vino”.
  4. En el cuarto solo hay cloruro de bario, que precipita sin que el “vino” cambie de color.
  5. En el quinto además del tiosulfato que reduce al permanganato hay un poco de carbonato sódico que con el sulfúrico da lugar a burbujas de dióxido de carbono.

Las reacciones

El tiosulfato reduce al permanganato en medio ácido:
2 MnO4(ac) + 16 H+(ac) + 10 S2O32−(ac) →
→ 2 Mn2+(ac) + 5S4O62−(ac)+ 8 H2O(l)

El sulfato precipita a los cationes bario:
Ba2+(ac) + SO42−(ac) → BaSO4(s)

El carbonato en medio ácido da lugar a dióxido de carbono:
CO32−(ac) + 2 H+(ac) → H2O(l) + CO2(g)

Más información

Esta y otras 99 experiencias de química, algunas de ellas muy divertidas, se pueden encontrar en :

Lister, Ted. 2002. Experimentos de Química clásica.  (Madrid: Síntesis)

Motor simple

material

  • Imán de neodimio. Se puede comprar en una ferretería. No es necesario que sea tan grande como el del vídeo.
  • Pila. AAA, AA u otra. La del vídeo tiene una pequeña hendidura en su base (-) lo que facilita el equilibrio del hilo. Se le puede hacer con una punta y un martillo.
  • Hilo de cobre. Hay que quitarle el recubrimiento de barniz o plástico en las zonas en que contacta con la pila(-) y el  imán.

 ¿Por qué funciona?

fuerzas en motorSi acercamos un imán a un hilo por el que circula una corriente continua, como la que produce una pila, aparece una fuerza entre ellos, salvo que estén alineados. La fuerza cambia de atractiva a repulsiva o viceversa cambiando el sentido de la corriente o el polo del imán que acercamos al hilo.

Cuando circula la corriente por hilo de cobre que usamos en el motor aparecen, sobre los lados, dos fuerzas opuestas que lo hacen girar.

A este tipo de motores eléctricos en los que la corriente en el circuito siempre circula en el mismo sentido se les denomina homopolares.

Más información

Para una explicación más técnica puedes leer el artículo  Motor Homopolar de Agustín Martín Muñoz publicado en la Revista Eureka Enseñ. Divul. Cien., 2007, 4(2), pp. 352-354.

Se pueden construir otros tipos de motores homopolares.

Capsaicina: un poco de picante

capsaicina
capsaicina: 8-metil-N-vanillil-trans-6-nonenamida

La capsaicina, es el alcaloide más común de un grupo de compuestos naturales, los capsaicinoides, responsables del picor de los frutos de la mayoría de las especies del género Capsicum, la más común Capsicum annuum, que dependiendo de la localización geográfica recibe los nombres de chile, ají, guindilla o pimiento entre otros.

Dentro de los frutos, que son huecos, se encuentran las semillas en un tejido esponjoso llamado placenta. En la superficie de ésta, en pequeñas gotitas, es donde se acumula la capsaicina. Al trocear el pimiento la capsaicina se extiende por las semillas y el interior del fruto.

Las plantas la producen probablemente como defensa de los herbívoros que se alimentan de ellas. Las aves que tragan las semillas y contribuyen a su dispersión no se ven afectadas.

¿Qué efectos nos produce la capsaicina?

Capsicum annuum
Capsicum annuum

En los mamíferos la capsaicina no activa los receptores gustativos sino los receptores neuronales que transmiten información a los centros que procesan el dolor en el cerebro y médula espinal. Por esta razón al comer un pimiento picante o  incluso al entrar en contacto ciertas partes del pimiento con nuestra piel notamos una sensación similar a la que experimentaríamos al quemarnos. Una exposición prolongada hace que el receptor se insensibilice a la capsaicina y a otros estímulos dañinos. Este comportamiento permite usar la capsaicina para el tratamiento del dolor en neuropatías diabéticas o artritis reumatoide.

Aparte de la sensación de picor y quemazón, la capsaicina produce una sensación placentera ya que desencadena la liberación de endorfinas por parte del cerebro. Parece también que reduce la sensación de apetito y eleva la temperatura corporal ayudando a quemar energía con lo que puede favorecer el control del peso.

¿Y si nos arrepentimos?

No todo el mundo se pone de acuerdo en como reducir su efecto si nos arrepentimos cuando ya la tenemos en la boca. Varias de las propuestas son:

  • enfriar los receptores nerviosos, por debajo de la temperatura a la que se activan, con hielo o algo frío. (McGee)
  • distraer a los nervios con otro tipo de señal usando comida áspera como galletas, arroz o azúcar. (McGee)
  • expulsar la capsaicina de los receptores nerviosos mediante la caseína presente en la leche y en otros derivados lacteos. (Atkins)

El agua no sirve ya que la capsaicina no se disuelve en ella.

Escala Scoville

Escala Scoville
Escala Scoville

El método Scoville es una medida subjetiva del picor de los pimientos desarrollado en 1912 por el químico farmacéutico Wilbur Scoville. Originalmente la capsaicina se extraía con alcohol y luego se iba probando en disoluciones cada vez más diluidas hasta que dejaba de notarse el picante.
1 SHU (Scoville heat unit) equivale a 1 ppm (parte por millón) de capsaicina.
En la actualidad la determinación de la cantidad de capsaicinoides contenida en los pimientos se realiza con precisión mediante cromatografía líquida de alta resolución (HPLC).

Según el libro Guiness de los records, el pimiento más picante es el “Carolina Reaper” con una media de 1569300 SHU determinado en pruebas realizadas en 2012 en la Universidad de Winthrop en Carolina del Sur.

Algunas especies frecuentes

  • Capsicum annuum: chile serrano [10000-25000], pimiento de cayena [30000-50000], chile jalapeño [2500-9000], pimiento de Padrón [2500-5000]
  • Capsicum frutescens: chile tabasco [30000-50000]
  • Capsicum chinense: chile habanero [100000-350000], “Carolina Reaper” [1500000-2200000 SHU]
Más información

Atkins, Peter. Atkins’ Molecules. Cambridge University Press. (London, 2003)

McGee, Harold. La cocina y los alimentos. Debate. (Barcelona, 2007)