Experimentos: Arco iris químico

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Introducción
Con la idea de hacer una introducción a las reacciones químicas, presentamos esta  experiencia en la que se ponen de manifiesto diversos aspectos que intervienen en ellas, como la velocidad de reacción, la influencia de la concentración o la temp. a la vez que se realiza una presentación que resulta atractiva para los alumnos y les puede hacer que se planteen lo que está sucediendo. Los materiales que se emplean no son difíciles de conseguir y muchos de ellos se encuentran en los laboratorios de los centros de Enseñanza Secundaria. Aunque se presenta como demostración para el público, se puede reproducir por partes en el laboratorio para abordar distintos aspectos de las reacciones químicas. Los productos y materiales utilizados no son especialmente peligrosos, pero se deben tener en cuenta las normas de seguridad y las consideraciones medioambientales adecuadas

Presentación :

Materiales:

  • Siete copas de vidrio de unos 200 ml (también se pueden emplear vasos de plástico de un solo uso que sean transparentes).
  •  Tres jarras de vidrio de un litro.

Reactivos:

  • Se preparan las siguientes disoluciones:
    • Disolución A: Un litro de yodato potásico (KIO3) 0,03 M.
    • Disolución B: Un litro de hidrogenosulfito de sodio (NaHSO3) 0,03 M con almidón.
    • Disolución C: Un litro de hidróxido de sodio (NaOH) 0,05 M
  • Disolución A: Disolver 6.42 g de KIO3 y añadir agua destilada hasta 1 litro.
  • Disolución B: Disolver 3.1 g de NaHSO3 y 0.6 g de almidón en agua destilada hasta 1 litro. Conviene disolver antes el almidón en un poco de agua caliente. También se pueden utilizar 5.75 ml de disolución de NaHSO3  al 40 % (presentación comercial 5M) en lugar de los 3.1 g de sólido.
  • Disolución C: Disolver 2 g de NaOH y añadir agua destilada hasta 1 litro

Para la preparación de los indicadores se deben realizar las siguientes disoluciones:
• Disolver 1 g de fenolftaleína en 60 ml de alcohol de 96º y añadir 40 ml de agua destilada.
• Disolver 0.1 g de timolftaleína en 60 ml de alcohol de 96º y añadir 40 ml de agua destilada.
• Disolver 2 g de p-nitrofenol en 60 ml de alcohol de 96º y añadir 40 ml de agua destilada.
Estos indicadores no presentan color en medio ácido (pH<5.0), pero sí en medio alcalino. El primero de ellos es bien conocido y vira a violeta en un rango de pH de 8.2 a 9.8, el segundo cambia a azul en un rango de 9.3 a 10.5 y el tercero lo hace a amarillo en un rango de 5.0 a 7.0
Para obtener los demás colores del arco iris se pueden realizar mezclas entre los tres anteriores dado que se parecen mucho a los colores primarios utilizados en las mezclas sustractivas de colores (magenta, cian y amarillo). Las proporciones que dan lugar a unos colores más vistosos son las que se muestran a continuación, en las que se indican en relación de volúmenes o gotas las cantidades de cada uno:

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Montaje
Se disponen tres jarras transparentes con un litro de cada una de las disoluciones A, B y C. Se colocan siete copas o vasos transparentes de unos 200 mL de capacidad en los que se vierten unas gotas de cada uno de los indicadores. A continuación se añaden 50 mL de la disolución B
(hidrogenosulfito de sodio y almidón) que no producirán coloración al ser el pH inferior al de viraje.

Procedimiento
Se presentan a los alumnos las jarras y los vasos en los que se pueden observar líquidos transparentes e incoloros (figura 1). A continuación se van añadiendo a cada copa 50 mL de la disolución A (KIO3) (figura 2). Al cabo de unos 30 segundos, el líquido de las copas va virando brusca y sucesivamente al color negro (figura 3). Por último se vierten otros 50 mL de la disolución C (NaOH) (figura. 4), con lo que va desapareciendo el color negro y aparecen los colores correspondientes a cada uno de los indicadores (figura 5).

 

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Figura 1. Copas con unas gotas de cada indicador y 50mL de disoluciónB

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Figura 2. Se añade 50 mL de disolución A en cada copa

 

FIG3

Figura 3. Va apareciendo el complejo azul-negro sucesivamente.

FIG4

Figura 4. Al añadir la disolución C desaparece el color negro….

FIG5

 

Figura 5. …y aparece el arco iris químico (imagen inferior).

Conclusiones

Aunque esta experiencia está ideada para su utilización en las sesiones de experimentos que realizamos  en  el  Centro  de  Ciencia  Principial por  lo sorprendente que resulta, creemos que se puede  emplear  como  recurso para motivar a los alumnos en el estudio de la química de la reacciones redox y ácido- base,  para  la  introducción  de  conceptos  en  el aula y para la realización  de  cálculos  que  tengan  como  finalidad  una aplicación práctica.

 

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