domingo, 9 de agosto de 2015

356 Moléculas de papel

El estudio de la geometría molecular se facilita mucho con el uso de modelos moleculares. Los más utilizados son los modelos de bolas y varillas.

Los modelos moleculares de papel son una alternativa muy interesante por su bajo costo. Veamos, a modo de ejemplo, la construcción paso a paso de una moléculas de metano.

El metano es el hidrocarburo alcano más simple cuya fórmula es CH4 y que presenta una geometría tetraédrica. Dicha molécula tiene un átomo central, el átomo de carbono, unido a los cuatro átomos de hidrógeno que están situados en las esquinas de un tetraedro regular (un a pirámide de base triangular).

Material necesario:
10 cuadrados de papel gris de dimensiones 5x5 cm.
4 trozos de papel blanco de dimensiones 5x10 cm.

El átomo de carbono central se representa con una estructura tetraédrica básica formada por cuatro piezas prismáticas y seis conectores. Para la realización de dichas piezas utilizaremos los cuadrados de color gris de dimensiones 5x5 cm.

El átomo de hidrógeno se representa por una estructura prismática construida con el papel blanco de dimensiones 5x10 cm.

En el vídeo podemos ver paso a paso el proceso de doblado del papel para realizar todas las piezas


Para construir los siguientes alcanos (etano y propano) usamos un cilindro de papel para unir los átomos de carbono. Dicho cilindro se contruye a partir de un trozo de papel blanco de dimensiones 5x10 cm.













Referencias:

Belén Garrido, autora de "PAPIROMOLÉCULAS: MODELOS MOLECULARES DE PAPIROFLEXIA PARA ESTUDIO DE LA GEOMETRÍA MOLECULAR" que está publicado en el libro “Aprendizaje Activo de la Física y la Química” (2007). Autores varios. Editor: Gabriel Pinto Cañón. EQUIPO SIRIUS. ISBN: 978-84-95495-81-5. Páginas 27-34. El libro completo se puede descargar desde:  http://quim.iqi.etsii.upm.es//vidacotidiana/Libro.htm]

jueves, 6 de agosto de 2015

355 Botella con dos agujeros

Primera parte
Para realizar nuestro experimento hacemos dos agujeros pequeños a distinta altura en una botella de plástico. Luego llenamos la botella de agua coloreada. Se observa que el agua sale por los dos agujeros, perpendicularmente a la superficie de la botella y con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base de la botella. La velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el nivel del agua en la botella.

Segunda parte
Ahora llenamos la botella de agua y colocamos el tapón. Podemos ver que entra aire por el agujero superior y sale agua por el agujero inferior. El agua sale con velocidad constante mientras el nivel del agua en el interior de la botella esté por encima del agujero superior. Luego, al sobrepasar el nivel del agua el agujero superior, la velocidad de salida del chorro de agua disminuye al bajar el nivel del agua en la botella.


Explicación
El principio fundamental de la hidrostática establece que la presión ejercida por el agua depende de la profundidad. A mayor profundidad, mayor presión.

En la primera parte del experimento el agua sale con mayor velocidad por el agujero que está más cerca de la base a mayor profundidad. La presión sobre el agujero y la velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el nivel del agua en el interior de la botella.


En la segunda parte del experimento el aire que entra por el agujero superior ejerce presión que compensa la caída de presión del agua al perder altura, Se mantiene constante la presión sobre el agujero inferior y el agua sale con velocidad constante. Luego, cuando el nivel del agua en la botella está por debajo del agujero superior, el aire entra libremente por el agujero superior y la velocidad de salida del agua disminuye a medida que baja el agua en el interior de la botella.



sábado, 1 de agosto de 2015

354 Solubilidad de un terrón de azúcar

Para realizar nuestro experimento necesitamos tres vasos, agua, alcohol medicinal, aceite johnson y unos terrones de azúcar.

Colocamos agua en el primer vaso, alcohol en el segundo y aceite en el tercer vaso. Luego dejamos caer un terrón de azúcar en cada vaso.

El terrón de azúcar del vaso con agua se desmorona en unos segundos y en pocos minutos se disuelve todo el azúcar. En los otros dos vasos no se aprecia ningún cambio.

Explicación
La solubilidad es la capacidad de una sustancia (soluto) para disolverse en otra (disolvente). La solubilidad depende, entre otros factores, de la naturaleza química de las sustancias.

La capacidad de una sustancia para disolver el azúcar común o sacarosa 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 la molécula es apolar.


El agua es un disolvente polar con una polaridad muy grande y puede disolver el azúcar. El alcohol medicinal (etanol) también es un disolvente polar pero menos que el agua y no puede disolver el azúcar. Y el aceite es una sustancia apolar que tampoco puede disolver el azúcar.


miércoles, 8 de julio de 2015

353 Electrolitos y no electrolitos

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pila de petaca de 4´5 V, cable eléctrico aislado, tijeras, dos clavos de hierro, portalámparas, bombilla pequeña, un vaso, agua, azúcar y sal.

Con las tijeras corta tres trozos de cable eléctrico y luego quita el plástico de los extremos de los cables procurando no cortar los hilos de cobre. Luego conecta los tres cables, la pila de petaca y el portalámparas (ver vídeo) y enrolla los clavos de hierro en los extremos libres de los cables.

Si llenamos el vaso con una disolución de agua y azúcar y metemos los clavos en el vaso procurando que no se toquen vemos que la bombilla no se enciende.

Si ahora llenamos el vaso con una disolución de agua y sal vemos que la bombilla se enciende, se desprenden burbujas en uno de los clavos y el agua adquiere un color verdoso.

Explicación
Un electrolito es una sustancia que al disolverse en agua proporciona iones que permiten el paso de la corriente eléctrica. Otras sustancias no proporcionan iones al disolverse en agua y se llaman no electrolíticas.

El cloruro de sodio (sal común) es un ejemplo de compuesto iónico. Al añadir sal común  a un vaso con agua se produce una interacción entre las moléculas de agua y los iones que forman el cloruro de sodio. Al disolverse en agua la sal se disocia en los iones positivos y negativos (el catión sodio y el anión cloruro) que pueden moverse en la disolución y permiten el paso de la corriente eléctrica.

Si se sustituye la sal por azúcar se obtiene una disolución que no permite el paso de la corriente eléctrica ya que el azúcar es una sustancia covalente molecular que no proporciona iones al disolverse en agua.


En el primer caso la corriente eléctrica produce cambios químicos apreciables a simple vista: se desprenden burbujas en uno de los clavos, el otro clavo se oscurece y el agua adquiere un color verdoso. La electrólisis es un cambio químico no espontáneo que ocurre mediante el paso de una corriente eléctrica por una disolución o por una sal fundida.  


lunes, 6 de julio de 2015

352 Hilo incandescente

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pila de petaca de 4´5 V, cable eléctrico aislado, tijeras, lana de acero, una tabla de madera y dos clavos de hierro.

Con las tijeras corta dos trozos de cable eléctrico y luego quita el plástico de los extremos de los cables procurando no cortar los hilos de cobre.
Conecta los cables a los bornes (lengüetas) de la pila de petaca.
Luego sacamos un hilo de acero de la lana de acero y lo sujetamos a la tabla de madera con los dos clavos.
Ahora unimos uno de los cables libres a un extremo del hilo de acero y luego tocamos con el segundo cable en el otro extremo del hilo de acero.

El hilo se calienta, se pone rojo y acaba fundiéndose.

Explicación
Un circuito eléctrico debe tener, como mínimo, un generador que suministra la energía eléctrica, un conductor y una serie de elementos que transformen la energía eléctrica en otra forma de energía.

Una parte de la energía suministrada por el generador se disipa calorificamente debido a la resisitencia que oponen los conductores al paso de la corriente eléctrica. La resistencia eléctrica de un conductor es la dificultad que encuentran los electrones en su movimiento. La Ley de Joule establece que la energía eléctrica disipada calorificamente es directamente proporcional al valor de la resistencia, al cuadrado de la intensidad de corriente y al tiempo de paso de la corriente.

El diámetro del hilo de acero es muy pequeño y la resistencia eléctrica muy grande. La energía disipada calorificamente en el hilo de acero produce un gran aumento de la temperatura y el hilo se funde en pocos segundos.


En las bombillas incandescentes comerciales se utiliza un filamento de wolframio en una atmósfera inerte (sin oxígeno) para evitar la combustión del filamento. Al pasar la corriente eléctrica el filamento de wolframio se caliente sin fundirse y emite luz y calor. La bombilla incandescente es poco eficiente ya que la mayor parte de la energía eléctrica se disipa en forma de calor.



sábado, 4 de julio de 2015

351 Luz de intensidad variable

Para realizar nuestro experimento necesitamos una pila de petaca de 4´5 V, una bombilla pequeña, un portalámparas, cable eléctrico aislado, tijeras y una mina de lápiz.

Con las tijeras corta tres trozos de cable eléctrico y luego quita el plástico de los extremos de los cables procurando no cortar los hilos de cobre. Luego conecta los tres cables, la pila de petaca y el portalámparas (ver vídeo). Si ponemos en contacto los dos extremos libres del cable eléctrico cerramos nuestro circuito eléctrico y se enciende la bombilla.

Ahora unimos uno de los cables libres a un extremo de una mina de lápiz y luego deslizamos el otro cable a lo largo de la mina. La intensidad de la bombilla disminuye a medida que aumenta la longitud de la mina de lápiz que forma parte del circuito.

Explicación
Un circuito eléctrico debe tener, como mínimo, un generador que suministra la energía eléctrica, un conductor y una serie de elementos que transformen la energía eléctrica en otra forma de energía.

Una parte de la energía suministrada por el generador se disipa calorificamente debido a la resisitencia que oponen los conductores al paso de la corriente eléctrica. La Ley de Joule establece que la energía eléctrica disipada calorificamente es directamente proporcional al valor de la resistencia, al cuadrado de la intensidad de corriente y al tiempo de paso de la corriente.

El cable de cobre es un buen conductor de la electricidad pero la mina del lápiz ofrece mayor resistencia eléctrica. La intensidad de la corriente eléctrica en nuestro circuito es directamente proporcional al voltaje de la pila e inversamente proporcional a la resistencia eléctrica del circuito (Ley de Ohm). La resistencia eléctrica de un conductor es la dificultad que encuentran los electrones en su movimiento y depende, entre otros factores, de la longitud del conductor.


Cuánto mayor longitud tenga el trozo de mina de lápiz que forme parte del circuito eléctrico, mayor será la resistencia eléctrica, menor la intensidad de la corriente eléctrica que recorre el circuito y menor la intensidad de la luz emitida por la bombilla.