que sientes en la palma de la mano despues de agitar en un vaso de vidrio al mezclar bicarbonato y vinagre??
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Respuesta:
Cuando en un recipiente cerrado, lleno en su mayor parte de gas, se lleva a cabo un proceso físico o una reacción química en la que disminuye la cantidad del gas presente, se originará una reducción de la presión que, en las condiciones adecuadas, puede dar lugar al aplastamiento del recipiente bajo la presión de la atmósfera. En este artículo se describe una forma sencilla de conseguir este llamativo resultado mediante una reacción química con materiales de fácil adquisición. Además, se indican algunas aplicaciones didácticas de este experimento, así como un método simple para estimar la disminución de presión que ocurre. Siempre con el objetivo de favorecer el interés de los estudiantes por la ciencia y facilitar así su aprendizaje, los autores de este artículo venimos trabajando desde hace mucho tiempo en el rediseño de prácticas convencionales de laboratorio para que se puedan desarrollar con los materiales presentes en cualquier laboratorio escolar e, incluso, con materiales caseros, como es el caso de la práctica que presentamos a continuación.
Uno de los experimentos más llamativos de física recreativa consiste en hacer un vacío parcial en el interior de un recipiente para que resulte aplastado por acción de la presión atmosférica. La forma más sencilla de crear este vacío es sustituir el aire por vapor de agua y provocar su condensación posterior, lo que acarreará una brusca reducción de la presión interna. En la figura 1 se muestra la secuencia de operaciones necesarias para conseguir este efecto con una lata de refresco (Shakhashiri 1985).
Otro método efectivo para reducir la presión interna de un recipiente, que está parcialmente ocupado por un gas, consiste en eliminar ese gas mediante una reacción química. El problema es que en la mayor parte de estas reacciones intervienen gases cuya obtención o manejo requiere la utilización de material convencional de laboratorio (como ocurre con dióxido de azufre, cloro, amoníaco, etc.) y no siempre se obtiene una reducción de presión tan grande y rápida como en el método anterior.
Un ejemplo de ello sería la reacción del oxígeno atmosférico con lana de hierro húmeda, para formar hidróxido de hierro (4 Fe(s) + 3 O2(g) + 6 H2O(l) → 4 Fe(OH)3(s)), que aunque es muy sencilla de realizar (Prolongo-Sarria 2013), solo produce una disminución de la presión de alrededor de un 20 % (esto es, el porcentaje en volumen de oxígeno en la atmósfera).
En el experimento objeto de este artículo se salvan estos inconvenientes al utilizar la reacción de dióxido de carbono (un gas muy fácil de obtener y manejar) con una disolución de hidróxido sódico (IUB 2017).
Reacción del dióxido de carbono con una disolución de hidróxido sódico
El dióxido de carbono es un gas que se presta a numerosas experiencias escolares, tanto en el laboratorio como en casa. Una de las formas más sencillas de obtenerlo es hacer reaccionar hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3, con cualquier ácido como, por ejemplo, el ácido acético, CH3COOH, o el ácido clorhídrico, HCl:
NaHCO3(ac) + CH3COOH(ac) → CO2(g) + NaCH3COO(ac) + H2O(l)
Si el CO2 obtenido reemplaza al aire de un recipiente y se hace reaccionar con una disolución de hidróxido sódico (o cualquier otra sustancia básica),
CO2(g) + 2 NaOH(ac) → Na2CO3(ac) + H2O(l)
ocurrirá una disminución de la presión interna del recipiente a medida que avance la reacción.
La diferencia de presión Δp entre la presión externa (la presión atmosférica) y la interna del recipiente dará lugar a una fuerza neta ΔF sobre el recipiente, cuyo módulo vendrá dado por
ΔF = Δp· S
siendo S la superficie de las paredes del recipiente (Resnick, Halliday y Krane 2002).
Como se mostrará más adelante, este procedimiento permite reducir la presión interna hasta en un 80 % de su valor inicial, por lo que que la intensidad de la fuerza ejercida por la atmósfera es tal, que aplastará el recipiente si sus paredes no son lo suficientemente rígidas
En el experimento objeto de este artículo se salvan estos inconvenientes al utilizar la reacción de dióxido de carbono (un gas muy fácil de obtener y manejar) con una disolución de hidróxido sódico (IUB 2017).
Reacción del dióxido de carbono con una disolución de hidróxido sódico
El dióxido de carbono es un gas que se presta a numerosas experiencias escolares, tanto en el laboratorio como en casa. Una de las formas más sencillas de obtenerlo es hacer reaccionar hidrogenocarbonato de sodio, NaHCO3, con cualquier ácido como, por ejemplo, el ácido acético, CH3COOH, o el ácido clorhídrico, HCl:
NaHCO3(ac) + CH3COOH(ac) → CO2(g) + NaCH3COO(ac) + H2O(l)