Experiencias digitalizadas

octubre 8, 2008

Esta sección incluye un conjunto de vídeos en los que se muestran distintas experiencias de laboratorio. Se ha concebido como una ayuda para el profesorado y los estudiantes de Ciencias.

En esta primera entrega se muestra una experiencia en la que se combinan aspectos dinámicos y energéticos cuando una tacita en caída libre arrastra una cuerda sujeta por su otro extremo a un cilindro de metal. La taza está sujeta de un hilo inextensible y masa despreciable que desliza por un soporte fijo (en este caso se trata de un lápiz que sujeta el profesor de Física). En el otro extremo del hilo, un contrapeso de metal está sujeto en posición de equilibrio formando un ángulo de 0º con la horizontal. En un momento dado, el sistema queda en libertad y la taza comienza a caer. ¿Chocará contra el suelo y por fin podrá deshacerse de la última pieza de esa horrorosa vajilla, regalo de bodas de un familiar de cuyo nombre mejor no acordarse? ¿O por el contrario la tacita saldrá indemne del experimento y le permitirá seguir recordando a ese tan querido familiar?

Clic aquí para ver el vídeo.

Ozono y salud

mayo 22, 2008

Ozono es una palabra que procede del vocablo griego ζειν, que significa tener olor, ya que deja un aroma en el ambiente que, según algunos, recuerda al del marisco. El ozono suele producirse de forma natural por acción de las descargas eléctricas asociadas a las tormentas y también por efecto de la radiación ultravioleta sobre el oxígeno en las capas altas de la atmósfera.

Ciertos elementos químicos como el oxígeno tienen una propiedad muy particular conocida como alotropía, lo que significa que pueden formar sustancias con diferente estructura molecular, tal como ocurre con el carbono sus átomos se pueden unir para formar grafito o diamante— o el fósforo. En nuestro caso, el oxígeno puede presentarse formando tres alótropos conocidos: monooxígeno, también conocido como oxígeno atómico, dioxígeno, conocido como oxígeno molecular o simplemente oxígeno sustancia esencial para la respiración de los seres vivos y trioxígeno, más conocido como ozono. Las tres especies mencionadas se presentan en forma gaseosa, de las cuales la más estable en condiciones normales y a nivel del mar es el dioxígeno, ya que las otras dos, rápidamente, se transforman en aquélla.

Sin embargo, en las capas altas de la atmósfera, bajo la acción de radiaciones altamente energéticas —fundamentalmente los rayos ultravioleta, comúnmente conocidos como rayos UV— pueden subsistir las tres formas alotrópicas del oxígeno, especialmente en la ozonosfera, capa gaseosa que rodea a la Tierra y la protege de la peligrosa radiación ultravioleta. En esa capa tienen lugar numerosos procesos fotoquímicos —fenómenos regulados por la radiación solar— en los que de forma continua se genera ozono a partir de dioxígeno, a la vez que el ozono formado se descompone nuevamente en aquél. Podría decirse que existe un ciclo cerrado entre ambas formas alotrópicas del oxígeno y que la cantidad neta de ambas en la ozonosfera no se ve alterada, ya que la formación de ozono queda compensada por la destrucción a que éste se ve sometido.

Ozono estratosférico: un amigo que nos protege

A una altura sobre la superficie terrestre comprendida entre los quince y cuarenta kilómetros se encuentra la ozonosfera, capa gaseosa que forma parte de la estratosfera. En ella se puede localizar pequeñas cantidades de ozono, pero en la concentración adecuada para proteger a los seres vivos de los peligrosos rayos ultravioleta, en particular los de mayor energía, conocidos como UV-b y UV-c. La superficie de la Tierra es alcanzada por la radiación UV-a —bastante menos dañina— y en menor medida por la UV-b —responsable de un buen número de casos de cáncer de piel y con efectos negativos para la mayoría de seres vivos—. Una disminución del ozono contenido en la estratosfera haría aumentar la incidencia de radiación UV-b, con el peligro que ello supondría para la salud.

Durante la década de los años ochenta del pasado siglo veinte, los científicos comenzaron a estudiar un curioso fenómeno. Todos los años, coincidiendo con la primavera austral, se formaba un enorme agujero del tamaño de Norteamérica sobre el continente antártico. Aunque se dieron explicaciones de origen natural al fenómeno, todo apuntaba a una familia de sustancias conocida por las siglas CFC —compuestos clorofluorocarbonados—, presentes en los circuitos de refrigeración de los frigoríficos y de los equipos de aire condicionado, además de ser usados como propelentes en aerosoles —más conocidos como sprays—. Posteriormente se añadieron otras sustancias a la lista, todas ellas, como los CFCs, caracterizadas por incluir cloro en su composición y por ser extremadamente estables a las condiciones atmosféricas. Ésto les permitía alcanzar la estratosfera sin alterarse, en un largo viaje que podía durar diez años. Una vez allí, la presencia de la abundante luz ultravioleta las estimulaba hasta hacerlas altamente reactivas, calculándose que cada molécula de CFC podía destruir más de cien mil moléculas de ozono.

Rápidamente saltaron las alarmas y la comunidad internacional, tras numerosos estudios científicos, aprobó en el año 1987 el Protocolo de Montreal que prohibía la producción de sustancias agotadoras de la capa de ozono. Por fin un acuerdo de trascendencia mundial encontró el consenso necesario para su puesta en práctica sin más dilación. Según Kofi Annan, Secretario General de las Naciones Unidas entre los años 1997 y 2006, estamos ante el convenio internacional con mayor nivel de participación hasta la fecha. Esta acción concertada parece estar dando sus frutos y se espera que en los próximos años este problema pueda ser un simple

Ojalá que ese consenso pueda llevarse a otros problemas ambientales que afectan al conjunto de nuestro planeta. Por todos es conocida la dificultad para alcanzar acuerdos supranacionales en torno al calentamiento global, a la deforestación o a la contaminación de los mares. Por ello debemos exigir a nuestros representantes en los organismos internacionales que defiendan medidas tendentes a solucionar esos problemas. Pero también debemos actuar desde la responsabilidad individual que nos compete, asumiendo hábitos más acordes con los principios de respeto al medio ambiente.

Ozono troposférico: un enemigo que nos amenaza

Hasta ahora hemos hablado del efecto protector del ozono. Pero cuando esta sustancia se encuentra presente en la capa más baja de la atmósfera troposfera— puede afectar negativamente a la salud de las personas y del resto de seres vivos. Irrita las mucosas debido a su alto poder oxidante, por lo que produce dolor y enrojecimiento de los ojos con pérdida de visión, además de un sinfín de problemas de respiratorios.

El ozono es una sustancia que en la superficie terrestre se descompone con facilidad, pero en determinadas condiciones puede llegar a permanecer en el aire en cantidad suficiente para provocar un problema de salud pública. Estamos hablando de un contaminante que no es emitido directamente por ningún proceso relacionado con la actividad humana, sino más bien como consecuencia de una serie de procesos químicos que ocurren a partir de ciertas sustancias denominadas precursoras, las cuales al reaccionar en el aire en contacto con la radiación solar llegan a producir ozono, por lo que se dice de éste que es un contaminante secundario. El origen de la contaminación por ozono hay que buscarlo en un conjunto de factores, generalmente ligados a determinadas áreas urbanas:

  • Emisión a la atmósfera de compuestos orgánicos volátiles, tales como disolventes de pinturas o combustibles, entre otros.
  • Emisión a la atmósfera de óxidos de nitrógeno procedentes de combustiones industriales y de los humos de escape de los vehículos a motor.
  • Elevados niveles de exposición solar.

Dichas circunstancias favorecen la formación de ozono, por lo que se han dispuesto paneles informativos en distintas zonas de nuestras ciudades con objeto de alertar a la población del peligro de este contaminante. Aunque los niveles máximos de ozono en Málaga no son especialmente alarmantes, el intenso tráfico de vehículos supone un problema creciente para la salud de las personas y del medio ambiente.

Ésto obliga a plantearse algunas preguntas sobre la salubridad y la calidad de vida en nuestras ciudades, por lo que debemos exigir a nuestros representantes en las instituciones que adopten medidas que favorezcan un aire libre de polución, pero sin olvidar que hemos de cumplir con nuestra responsabilidad individual de reducir toda emisión contaminante innecesaria.

He aquí algunas medidas que ayudarían a respirar un aire más limpio en nuestras ciudades:

  • Mejoras en los hábitos de los ciudadanos, entre las que se debe contemplar una mayor utilización del transporte público.
  • Conducción del vehículo privado de forma más eficiente. Si evitamos aceleraciones y frenadas bruscas no sólo reducimos el consumo de combustible, sino también la emisión de humos contaminantes.
  • Diseño de vehículos con motores más eficientes, que usen tecnologías menos contaminantes y que reduzcan su nivel de emisiones.
  • Medidas más restrictivas en cuanto a la circulación de vehículos por las ciudades y claramente favorecedoras de la peatonalización de los centros urbanos.
  • Política fiscal sobre los automóviles, en función del nivel de emisiones generadas, así como del tipo de combustible y del consumo observado.

Determinación del grado de acidez de un vinagre comercial mediante técnica de volumetría ácido-base usando fenolftaleína como indicador

febrero 1, 2008

Introducción

El hidróxido de sodio reacciona con el ácido acético del vinagre según la siguiente reacción:

CH3-COOH + NaOH → CH3-COONa + H2O

Se trata por tanto de una valoración ácido-base, donde pondremos de manifiesto el final de la reacción por el cambio de color experimentado por la fenolftaleína usada como indicador.

La acidez se expresa en tanto por ciento en masa de ácido acético, lo que se llama grado del vinagre.

Materiales y reactivos

  • Nuez doble y pinzas de bureta
  • Base y varilla soporte
  • Matraz erlenmeyer de 250 mL
  • Matraz aforado de 100 mL
  • Tapón de plástico
  • Pipeta de 5 mL
  • Bureta de 50 mL
  • Balanza-granatario
  • Agua destilada
  • Vinagre de vino comercial
  • Hidróxido de sodio
  • Fenoftaleína alcohólica al 0.1%

Procedimiento

  1. Preparar 100 mL de disolución de hidróxido de sodio 0.15M.
  2. En un matraz erlenmeyer de 250 mL se ponen 5.0 mL de vinagre y de 30 a 40 mL de agua destilada. Si el vinagre tiene todavía mucho color, añadir más agua destilada para que pueda verse bien el cambio de color del indicador.
  3. Añadirle tres gotas de fenolftaleína.
  4. Tomar una bureta de 50 mL y llenarla con la disolución de hidróxido de sodio 0.15M.
  5. Enrasar la bureta a cero.
  6. Añadir la disolución de hidróxido de sodio de la bureta, sin dejar de agitar el matraz erlenmeyer.
  7. Cuando se advierta un primer cambio de color en la disolución problema, añadir lentamente la disolución de hidróxido de sodio.
  8. Tras la primera gota que produzca un cambio de color permanente, cerrar la bureta y anotar la lectura final de la misma.
  9. Repetir la valoración. ¿Cuál puede ser el motivo de esta segunda medida?

Cálculos

Calcular la cantidad de hidróxido de sodio necesario para poder preparar 100 mL de disolución 0.15M.
Completar la siguiente tabla:

Valoración

Muestra 1

Muestra 2

NaOH consumido (mL)

Moles de NaOH

Moles de Ac. acético

  1. A partir del volumen de hidróxido de sodio consumido, determinar la molaridad en ácido acético del vinagre utilizado.
  2. Calcular los gramos de ácido acético que habrá en 100 mL de vinagre (“grados”).
  3. ¿Coincide el resultado obtenido con el que aparece en la etiqueta? ¿Qué conclusiones pueden obtenerse?

Física y Química en el aula

febrero 1, 2008

Como no podía ser de otra manera, el título invita a pensar que este blog está dedicado a profundizar en la enseñanza de la Física y la Química [y del resto de las Ciencias también] dentro de las aulas.

Nuestras experiencias, artículos y comentarios están dirigidos a las enseñanzas medias, particularmente a la Enseñanza Secundaria Obligatoria -ESO- y el Bachillerato, aunque no escatimamos esfuerzos en dar cabida a contenidos relacionado con la enseñanza de las ciencias o con la difusión del pensamiento científico.

El cupo habitual de autores en este espacio está formado por un equipo de profesores de Secundaria, integrantes a su vez del Grupo de Trabajo “Galileo” en Málaga y abrimos esta plataforma con la idea de aportar nuestras experiencias a la tarea de difundir la Ciencia y su didáctica.