404 Flotabilidad con globos, agua y sal.

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, un vaso, una jeringa y un globo pequeño.

Primera parte
En primer lugar mezclamos en un vaso agua y tres o cuatro cucharadas de sal. Luego llenamos un globo pequeño con la mezcla de agua y sal. Es importante que no quede aire atrapado en el interior del globo. Luego tenemos que añadir más sal a la mezcla del vaso para preparar una disolución saturada.

Si ahora dejamos caer el globo en el vaso vemos que queda flotando en la superficie. La mezcla del globo tiene menos sal, es menos densa, y flota sobre la mezcla del vaso.

Segunda parte
Ahora, si dejamos caer con cuidado agua por las paredes del vaso, vemos que una capa de agua cubre el globo que queda "flotando" a la misma altura. Es importante que el agua se deje caer poco a poco para que no se mezcle con el agua salada. Los dos líquidos se mezclan poco a poco y por eso el globo permanece flotando en la parte media del vaso. El globo tiene una densidad intermedia y por eso flota sobre la mezcla saturada que ocupa la mitad del vaso y se hunde en el agua que ocupa la parte superior.

Si removemos con una cucharilla aceleramos la mezcla y el globo flotará o se hundirá dependiendo de la relación entre la densidad de la mezcla que llena el globo y la densidad de la mezcla del vaso. En nuestro caso el globo queda flotando en la superficie.

391 Disolver un terrón de azúcar en agua.

¿Qué cantidad de agua se necesita para disolver completamente un terrón de azúcar?

La solubilidad es la máxima cantidad de una sustancia (soluto) que puede disolverse en un determinado medio (disolvente) a una temperatura determinada. Si en una disolución ya no se puede disolver más soluto se dice que está saturada.

El cloruro de sodio (la sal de mesa) y la sacarosa (el azúcar común) son dos sustancias solubles en agua pero el azúcar tiene una solubilidad mucho mayor. A 20 ºC la solubilidad en agua del azúcar es de 203´9 gramos en 100 ml de agua y la solubilidad del cloruro de sodio es de 35´9 gramos en 100 ml de agua. Por lo tanto, para disolver en agua un terrón de azúcar de 5 gramos necesitamos unos 2´5 ml de agua.

386 Separar agua y vino

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, vino y un trozo de corcho.

El agua y el vino son dos líquidos miscibles que se mezclan y forman una disolución. 

Podemos recurrir a un truco para mantener separados los dos líquidos en el mismo vaso. Sobre el agua se deja flotando un trozo de corcho ancho y delgado. Luego se deja caer el vino con cuidado directamente sobre el trozo de corcho. Así se puede lograr mantener separados el agua y el vino en el mismo vaso.   

El vino, el líquido menos denso, flota sobre el agua.

348 Un río bajo el mar

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, colorante, un frasco de vidrio y un par de vasos.

En primer llenamos un vaso de agua y añadimos un poco de colorante. Luego llenamos el frasco de vidrio con agua del grifo hasta la mitad. Inclinamos el frasco y lentamente dejamos caer el agua con colorante por la pared del frasco. Vemos que el agua con colorante desliza por la pared y tarda poco tiempo en mezclarse con el agua del frasco.

Ahora repetimos el experimento pero utilizando una disolución saturada de sal en agua fría con un poco de colorante. Vemos que el agua desliza por la pared del frasco y se deposita en el fondo. En este caso tarda mucho tiempo en mezclarse con el agua del frasco.

Explicación

El agua salada, más densa que el agua del grifo, desliza por la pared del frasco de vidrio y se hunde formando una capa en el fondo del frasco. Agitando el frasco se observa que el agua salada permanece en el fondo del frasco. Si se espera el tiempo suficiente el agua salada y el agua del grifo terminan formando una única disolución pero el proceso es lento.

Bajo la superficie del mar existen corrientes de agua submarinas llamadas corrientes de densidad producidas por diferencia de salinidad y temperatura. Las corrientes marinas son masas de agua que se desplazan dentro de los océanos.

   

346 ¿Cómo podemos separar una mezcla de sal y arena?

Para realizar nuestro experimento necesitamos sal, arena de la playa, agua, un frasco con tapadera y un filtro de cafetera.

En primer lugar preparamos una mezcla con arena de la playa y sal común. 

Paso 1: disolución

Pon un poco de la mezcla en un frasco. Luego añade un poco de agua a la mezcla y sacude el fraco durante unos segundos. Vemos que la sal se disuelve en el agua y la arena se deposita en el fondo del frasco.

Paso 2: filtración

Con un filtro de una cafetera podemos separar el agua salada de la arena. El filtro permite el paso de la disolución de agua y sal pero retiene los granos de arena.

Paso 3: evaporación

Finalmente, si dejamos que la disolución de agua y sal se evapore podemos recuperar la sal.

341 Gotas de tinta en agua y aceite

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, aceite, tinta y un cuentagotas.

Llenamos el vaso con agua y luego vertemos con cuidado aceite de modo que forme una capa fina sobre el agua. Luego dejamos caer con cuidado unas gotas de tinta sobre el aceite. Vemos que las gotas de tinta quedan atrapadas en el interior del aceite sin disolverse.

Explicación

El agua y el aceite son dos líquidos que no se mezclan. El aceite es menos denso y flota sobre el agua. La tinta contiene agua y tampoco se mezcla con el aceite. Las gotas de tinta que se dejan caer penetran en el aceite sin romperse y quedan flotando en la superficie de separación que forman el agua y la capa de aceite.

Poco a poco las esferas de tinta se pegan unas a otras hasta que se encuentran lo más compactas posible ocupando el mínimo espacio. Cada esfera se encuentra rodeada de otras seis esferas que forman un hexágono regular en torno a la primera. Finalmente se obtiene un empaquetamiento compacto bidimensional.

340 Volcán submarino

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, vino, plastilina, un vaso de cristal pequeño, un trozo de plástico y un frasco de cristal grande.

En primer lugar construimos un volcán de plastilina en el interior del frasco de cristal grande. En el centro del volcán dejamos espacio suficiente para el vaso pequeño.

Luego llenamos el vaso pequeño con vino y lo tapamos con un trozo de plástico. En el plástico hacemos un pequeño agujero para que pueda salir el vino.

Por último, llenamos el frasco grande con agua y metemos el vaso pequeño en el interior del volcán.

Inmediatamente el vino escapa del vaso por el agujero y sube a la superficie.

Explicación

El agua y el vino son dos líquidos miscibles que se pueden mezclar pero la densidad del vino es inferior a la densidad del agua. La diferencia de densidades hace que el vino que escapa por el agujero del vaso pequeño suba a la superficie. Poco a poco el vino se mezcla con el agua y la mezcla resultante adquiere un color rojizo.

338 Retrasar la fusión del hielo con serrín.

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, serrín y dos vasos.

Llenamos uno de los vasos con agua , el otro con una mezcla de agua y serrín. Luego metemos los dos vasos en el congelador y esperamos unas horas para que se congelen.

Finalmente sacamos los dos vasos del congelador y dejamos que se descongelen a temperatura ambiente. Después de una hora es evidente que el cubito de hielo con serrín tarda más en fundirse.


Explicación
El pykrete es un material compuesto reforzado con fibras que se obtiene al congelar  agua con un 14% de serrín. Se trata de un material con unas propiedades sorprendentes. Entre otras propiedades podemos destacar su dureza, resistencia a compresión y una tasa de fusión relativamente lenta (debido a la baja conductividad térmica).  En nuestro experimento podemos ver que el hielo con serrín tarda más tiempo en fundirse que el hielo.

Durante el transcurso de la segunda guerra mundial los aliados llegaron a plantearse utilizar el pykrete como sustituto del acero para la fabricación de un portaaviones (el Habbakuk).

314 Lámpara de lava casera con azúcar, aceite y agua

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite vegetal, azúcar y un vaso.

Llenamos el vaso con agua y aceite en la proporción 4:1 (aproximadamente) y luego dejamos caer poco a poco tres o cuatro cucharillas de azúcar. Vemos que el azúcar cae al fondo del vaso arrastrando algo de aceite que rápidamente vuelve a subir a la superficie.

Explicación

El agua y el aceite son dos líquidos inmiscibles que no se mezclan. El aceite, menos denso, flota sobre el agua.

El azúcar cae al fondo del vaso arrastrando algo de aceite. Luego el aceite asciende a la superficie al disolverse en agua algo del azúcar que arrastra en la caída. Por otra parte, el aceite que cae se deposita poco a poco en el fondo del vaso y puede alcanzar una masa suficiente para que predomine la tendencia a ascender a la superficie.

312 Semejante disuelve a semejante

Para realizar nuestro experimento necesitamos aceite mineral (aceite Johnson´s), agua, un colorante (por ejemplo tinta) y una bandeja.

Vierte en una bandeja una capa de agua y al lado otra capa de aceite mineral. Vemos que al entrar en contacto no se mezclan. Luego deja caer unas gotas de tinta sobre los dos líquidos. La tinta se difunde poco a poco en el agua pero en el caso del aceite permanece en la superficie formando una bolita.

Explicación

En el primer caso la tinta se extiende por el agua sin necesidad de remover. Las moléculas de agua están en constante movimiento aleatorio (teoría cinética molecular) chocando unas con otras y en su movimiento se mezclan con las moléculas del colorante.

En el segundo caso la tinta (que contiene agua y otras sustancias) no se mezcla con el aceite mineral y permanece flotando en la superficie formando una bolita.

El agua es una sustancia molecular polar (tiene un extremo de la molécula con carga eléctrica negativa y otro extremo con carga eléctrica positiva) que no se mezcla con sustancias apolares como el aceite. Las moléculas del aceite no presentan separación de carga eléctrica y por eso se llama apolar.

Las sustancias apolares (por ejemplo el aceite) no se disuelven en sustancias polares (por ejemplo el agua y la tinta). En general se puede decir que semejante disuelve a semejante.

288 Globo submarino

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, alcohol, un vaso y un globo pequeño.

En primer lugar llenamos el globo pequeño con agua.

Luego ponemos el globo en un vaso con un poco de agua. Es importante que el globo quede flotando de manera que casi todo el globo esté  sumergido en el agua. Esto se logra al quedar algo de aire atrapado en el interior del globo.

Si añadimos un poco de alcohol al vaso con agua el globo se hundirá.

Y si luego añadimos más agua el globo regresará a la superficie.

Explicación

El agua y el alcohol son dos líquidos miscibles (se pueden mezclar) que tienen diferente densidad:

la densidad del agua es de 1 g/ml y la densidad del alcohol es de 0,79 g/ml.

La flotabilidad está relacionada con la densidad de los cuerpos. Si un cuerpo es más denso que el agua se hunde (por ejemplo una tuerca de acero) y si es menos denso flota (por ejemplo un tapón de corcho).

Inicialmente el globo lleno de agua flota por la pequeña cantidad de aire que queda atrapado en su interior. Al añadir al vaso con agua algo de alcohol disminuye la densidad de la mezcla resultante y el globo lleno de agua se hunde.  Si luego añadimos más agua aumentará la densidad de la mezcla y el globo regresará a la superficie.

278 Danza misteriosa

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua con colorante, alcohol, un cuentagotas y un plato.

En el plato ponemos un poco de agua con colorante (con un centímetro de profundidad es suficiente)

Luego añadimos con el cuentagotas un poco de alcohol en el centro.

Las gotas de alcohol forman un charquito en el centro del plato y se puede observar un movimiento misterioso en el borde que separa al agua coloreada del alcohol.

Explicación

El agua y el alcohol son dos líquidos miscibles que, si entran en contacto,  terminan mezclándose completamente. Pero el proceso de disolución no es instantáneo y requiere un tiempo. Mientras dura el proceso, las moléculas que están en contacto en la superficie de separación de los dos líquidos interaccionan y se produce una danza muy curiosa. Pasados unos segundos se completa la disolución y finaliza el movimiento.

La tensión superficial que actúa en la superficie de los líquidos es responsable de la forma que adopta el charco de alcohol que se deja caer en el centro del agua con colorante. 

270 Cristales de sal sobre un alambre de cobre

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, sal, un vaso, un palito de madera y un trozo de alambre de cobre.

En primer lugar preparamos una disolución salina saturada. Una forma de preparar la disolución saturada es calentar agua en contacto con un exceso de sal que se disuelve. Luego se deja enfriar la disolución a temperatura ambiente y se retira el exceso de sal que queda en el fondo del recipiente

Colocamos el hilo de cobre en el interior del vaso con la disolución salina saturada. Podemos utilizar un palito de madera a modo de soporte vertical para que el alambre quede colgando sin tocar las paredes del vaso.

Después de unas semanas vemos que sobre el alambre se forman unos pequeños cristales de sal.

Explicación

El agua de la mezcla saturada se evapora lentamente en la superficie del líquido.  

Al evaporarse el agua la disolución saturada no puede conservar disuelta tanta sal que termina cristalizando en las paredes del vaso y en la superficie del alambre.

El proceso es lento y dependiendo de algunos factores (temperatura ambiente, forma del recipiente, concentración de sal, etc.) el experimento tarda semanas en completarse.

242 ¿El aceite flota o se hunde?

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite, alcohol, colorante y un par de frascos de cristal con tapadera.

En primer lugar añadimos agua con colorante, aceite y alcohol a los dos frascos. El aceite flota sobre el agua y el alcohol se añade sobre el aceite poco a poco para que no se mezcle con el agua.

En el primer tarro ponemos más agua que alcohol y en el segundo frasco más alcohol que agua.
Por último, ponemos la tapadera a los frascos y agitamos un poco. Al finalizar, vemos que los tres líquidos se convierten en dos: aceite y una mezcla de agua y alcohol. En el primer recipiente, el que contiene más agua, la mezcla de alcohol y agua permanece debajo del aceite. En el segundo recipiente, el que contiene más alcohol que agua, la mezcla flota sobre el aceite.

Explicación 
El agua y el alcohol son líquidos moleculares polares y el aceite es un líquido apolar. Una molécula polar tiene una pequeña carga eléctrica positiva en un extremo de la molécula y una cantidad igual de carga negativa en el otro extremo. En la molécula apolar no existe dicha separación de cargas.
Como regla general “lo semejante disuelve a lo semejante”. Es decir, los líquidos polares se mezclan con otros líquidos polares pero no se mezclan con líquidos apolares. Por este motivo el aceite (líquido apolar) no se mezcla ni con el alcohol ni con el agua (líquidos polares).

De los tres líquidos el agua tiene la mayor densidad y por este motivo permanece en el fondo del recipiente. El alcohol tiene la menor densidad y flota en la superficie. El aceite tiene una densidad intermedia y queda entre el agua y el alcohol.

En nuestro experimento, la capa de aceite impide el contacto entre el agua y el alcohol. Al agitar el frasco con los tres líquidos, el agua y el alcohol se unen formando una mezcla. Si la mezcla resultante tiene más agua es más densa y permanece en el fondo del resultante pero si tiene más alcohol es menos densa y flota sobre el aceite.

200 Bosque de aspirina

Para realizar nuestro experimento necesitamos un frasco de cristal con agua y un paquete de aspirinas.

En primer lugar llenamos el frasco con agua y metemos dentro las aspirinas. Luego cerramos el frasco con un trozo de tela para que no entre nada y el agua del interior pueda evaporarse. Por último dejamos el frasco en reposo durante unos meses.

Pasado el primer mes se forman en el interior del frasco cristales de aspirina en forma de agujas muy finas. Al principio los cristales son muy frágiles y es muy importante no mover el frasco para evitar que se rompan. 

Explicación
Una parte de las aspirinas se disuelve en el agua y el resto permanece en el fondo del recipiente. Pasado un tiempo se produce la cristalización de la aspirina disuelta y se forman unos pequeños cristales en forma de aguja. El proceso es muy lento y se requiere mucha paciencia para completar el experimento.



 

190 Sorprendente papilla de maíz

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente, agua, harina de maíz (maizena)  y una cuchara.

En primer lugar preparamos una papilla con la harina de maíz y agua. Poco a poco aumentamos la concentración de la papilla. Para una determinada concentración la papilla adquiere unas propiedades extrañas.

En principio la papilla de maíz parece un líquido normal y corriente. Pero si se remueve con la cuchara o se golpea la superficie su comportamiento se parece más a un sólido que a un líquido.

Explicación 
Para una determinada concentración la papilla de maíz se transforma en un fluido no newtoniano. Los fluidos no newtonianos se caracterizan por tener una viscosidad variable.
La papilla de maíz se comporta como un líquido si se deja en reposo o se mueve lentamente. Pero si se golpea la superficie de la papilla con fuerza (por ejemplo con una cuchara) aumenta la viscosidad y se comporta como un sólido.
Si cogemos un poco de papilla con las manos se puede amasar y formar una bola sólida. Pero si dejamos de amasar la papilla recupera la consistencia de un líquido.

189 ¿Resiste o se desmorona?

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, otro con aceite y unos terrones de azúcar. 

Colocamos en cada vaso un terrón de azúcar. En unos segundos el terrón de azúcar colocado en el vaso con agua se desmorona. El otro terrón de azúcar, colocado en el vaso con aceite, no experimento cambio alguno. 

Explicación
La capacidad de una sustancia para disolver el azúcar depende de la polaridad de las moléculas que forman dicha sustancia. Una molécula es polar si presenta una separación de cargas. En caso contrario se dice que es apolar. El agua está formada por moléculas con una polaridad muy grande. Por el contrario, el aceite está formado por moléculas con una polaridad muy pequeña.

Una sustancia formada por moléculas polares (por ejemplo el agua) disolverá el azúcar o la sal. Pero si dicha sustancia está formada por moléculas apolares (por ejemplo el aceite vegetal) no será capaz de disolver el azúcar.

186 Habichuelas mágicas

Para realizar nuestro experimento necesitamos unas habichuelas, agua, sal y un recipiente de cristal.

En primer lugar preparamos una disolución salina saturada. Una forma de preparar la disolución saturada es calentar agua en contacto con un exceso de sal que se disuelve. Luego se deja enfriar la disolución a temperatura ambiente y se retira el exceso de sal que queda en el fondo del recipiente.

Luego ponemos en la disolución unas habichuelas secas. Y, por último, dejamos el recipiente con la solución y las habichuelas en reposo durante un par de semanas. Pasado ese tiempo vemos que en la superficie de las habichuelas se formaron pequeños cristales de sal.

Explicación
Si se deja en reposo la solución saturada a temperatura ambiente, observamos la formación espontánea de cristales de sal en la superficie del líquido por la evaporación del agua. Al evaporarse el agua en la superficie de la solución, la restante, ya saturada, no puede conservar disuelta tanta sal que termina cristalizando.
En el caso de las habichuelas, se produce la ósmosis en su superficie, una parte del agua entre en la habichuela aumentando de tamaño y el exceso de sal cristaliza en la superficie de la habichuela.

181 Entretenimiento con dos copas

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos copas idénticas, una bandeja, una carta de una baraja (o una tarjeta) , agua y vino.

Primera parte

En primer lugar se deja sobre la bandeja una copa llena de agua. Luego se llena de agua la otra copa y se coloca encima una carta. Con cuidado se pone la segunda copa boca abajo, de manera que la carta queda pegada a la copa impidiendo que caiga el líquido. Dicha copa se superpone así invertida a la primera y, por último, se retira con cuidado la tarjeta de manera que las dos copas coincidan sin que se derrame el líquido.

Segunda parte

Se desliza un poco el borde de la copa superior respecto a la inferior, de manera que queda entre las copas una pequeña abertura. Cuidado que no se derrame el agua de la copa superior. Luego se deja caer vino sobre el pie de la copa superior. Se observa que el líquido cae por las paredes de la copa superior y, al llegar a la separación de las dos copas, penetra por la abertura y asciende ocupando la copa superior.

Explicación
Respecto a la primera parte del experimento, la presión atmosférica ejerce una fuerza sobre la tarjeta impidiendo que se derrame el agua al colocar la copa boca abajo.

Respecto a la segunda parte del experimento, el agua y el vino son líquidos miscibles (se pueden mezclar), pero la densidad del vino es menor y por este motivo ocupa la copa superior desalojando el agua.

178 Columnas de sal

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente de cristal (no muy alto), un trozo de hilo de algodón, agua, sal y un soporte para sujetar el hilo.

1 Preparamos una disolución saturada de sal en agua caliente.
2 Llenamos el recipiente con la disolución preparada.
3 Colocamos el hilo suspendido verticalmente sobre el recipiente de modo que un trozo se quede dentro de la disolución.

Vemos que el agua sube por el hilo y forman cristales de sal. El proceso es lento y tarda semanas en completarse el experimento.

Explicación
La disolución sube por el hilo por capilaridad y se evapora lentamente formando los cristales de sal.

Dependiendo de algunos factores (cantidad de agua, temperatura ambiente, forma del recipiente, etc.) el experimento tarda semanas en completarse.