¿Qué ves cuando me ves?

Alumnos:

Francisco Fernández

Aldana Mediamolle

Matías Bertone

Rocío Taborda

Actividad 1: caracterizando muestras

Una de las principales actividades de la ciencia es buscar patrones y ordenamientos en los comportamientos de la naturaleza. A lo largo de la historia, la química se caracterizó por buscar propiedades características con las cuales organizar a las sustancias.

Robert Boyle construyó una clasificación de sustancias según un conjunto de propiedades determinado: tomó aquellas que podían precipitar sales de sus soluciones y las llamó ácidos; a aquellas que tienen poder detergente, las nombró bases.

En el siglo XVII ya se sabía otra característica de los ácidos y las bases: su presencia cambia la coloración de algunos líquenes. Boyle fue el primero en usar ese cambio de color de indicadores naturales como referencia. Preparó jarabe de violetas y embebió en él pequeños trozos de papel. Una vez secos, los empleó para determinar si una sustancia era ácida o básica, o no lo era. En 1663, comenzó a emplear una definición operacional: “ácido es una sustancia que cambia al rojo el papel embebido en el indicador de jarabe de violetas y álcali el que cambia el color al verde.”

Materiales: frascos de vidrio pequeños, pipetas Pasteur, solución de repollo colorado^[1], compuestos de uso cotidiano en solución acuosa, por ejemplo: bicarbonato, vinagre, jugo de limón, gaseosa de colores claros, jugo de naranja, jugo de manzana, limpiador líquido del tipo Odex blanco o limpiador con amoníaco, agua jabonosa, detergente, agua de la canilla, agua mineral, soda, agua desmineralizada, crema de enjuague, crema para manos, jabón de glicerina, etc., lápices de colores o marcadores, celular con cámara fotográfica, cámaras fotográficas, sorbetes.

Primera parte

Usando las ideas de Robert Boyle y su definición operacional de ácidos y bases, vamos a trabajar con solución de repollo colorado.

Coloquen 10 (diez) gotas de solución de repollo colorado en cada uno de los frascos de acuerdo con las muestras que tengan: por ejemplo, si tienen 10 muestras diferentes completaran 10 frascos distintos con 10 gotas de solución de repollo colorado en cada uno. Luego agreguen cada muestra en cada uno de los frascos que tienen las 10 gotas de solución de repollo colorado, hasta completarlos.

Completen el siguiente cuadro con sus observaciones:

Segunda parte

Ordena las muestras de la primera parte de acuerdo con el siguiente criterio:

pH^[2] bajo                         más ácido                  NEUTRO                 más básico                           pH alto

• Escriban una nueva definición operacional de ácidos y bases en la cual incluyan los resultados que obtuvieron en esta actividad.

Respuesta: Los ácidos son sustancias, en presencia del indicador de repollo colorado, se tornan rojas, y en presencia de bases, el indicador arroja tonos verdosos.

• Fotografíen cada una de las escalas que han realizado.

La solución marcada como “B” es la de comparación (solución de repollo simple).

Tercera parte

Según el resultado de las actividades que realizaron hasta ahora, ¿qué usarían para…

• averiguar si una sustancia es ácida o básica?

Respuesta: Cuando al mezclar el indicador de repollo y la sustancia, ésta resulta en un tono rojo, significa que está en presencia de un ácido. Pero si se torna verdosa, estará en presencia de una base.

• averiguar si un ácido –o una base–  es más poderoso que otro, es decir, determinar cuál es más ácido, o básico?

Respuesta: Dependerá de la intensidad del color arrojado al mezclar el indicador y la base o el ácido.

Lean atentamente el siguiente texto y luego respondan:

Los indicadores de acidez y basicidad hechos con jugos de vegetales (por ejemplo, el repollo que ustedes usaron) son muy útiles. Pero es engorroso prepararlos y transportarlos cada vez que se quiere hacer una medición. Además, es difícil comparar los resultados obtenidos en distintos momentos y comunicarlos a los colegas.

Para facilitar y estandarizar las mediciones, se utiliza una escala que inventó el químico danés Sören P. L. Sörensen mientras era director del laboratorio de la cervecera Carlsberg (1909).

En la producción de cerveza, un factor clave es la acidez que tienen las soluciones acuosas en que fermenta la levadura. Sörensen inventó una escala de acidez que va del 1 al 14. En esta escala, llamada escala de pH, se asigna el número 7 a las soluciones que no son ácidas ni básicas, es decir, a las soluciones neutras. Los valores entre 1 y 7 corresponden a las soluciones ácidas y entre 7 y 14, a las básicas.

• ¿En qué rango de pH piensan que están las soluciones con que trabajaron en la Actividad 1?

Respuesta 1: Estaría entre los rangos 1 (HCl) y 12 (Amoníaco).

Actividad 2: El agua de mar, ¿será ácida? ¿Cómo podemos reconocer el dióxido de carbono disuelto?

Los océanos son el mayor almacén, o sumidero, del dióxido de carbono antropogénico de la Tierra. Desde el siglo XVIII, los océanos han absorbido más de 460 mil millones de toneladas métricas de dióxido de carbono, lo que representa casi la mitad de las emisiones de este gas, resultantes de la quema de combustibles fósiles, o aproximadamente el 30% de todas las emisiones de dióxido de carbono producidas por el ser humano.

La concentración actual de dióxido de carbono en la atmósfera es la más alta en la historia de la humanidad. El aumento de la cantidad de dióxido de carbono en los océanos provoca reacciones que cambian la composición química de estos, a través de un proceso conocido como acidificación. Si continuamos con la tendencia actual de emisiones, en el año 2050 el pH del océano será el más bajo de los últimos 20 millones de años. Pero todavía más significativa es la velocidad a la que está cambiando la composición química de los océanos. La velocidad actual de acidificación es, al menos, 100 veces superior a la velocidad máxima de los últimos cientos de miles de años. El dióxido de carbono se absorbe tan rápido, que las aguas superficiales no serán capaces de prevenir y contrarrestar el importante descenso en el pH del océano. .

• Escriban una definición operacional para el término pH.

Respuesta: El término pH es una escala que se realiza para indicar el nivel de acidez, o de basicidad. Se utiliza como medida de referencia un pH de 7 que se lo define como “Neutro”, que es la del agua desmineralizada. Si el pH es alto (<7), significa que la solución se ha vuelto alcalina. Si el pH es menor (>7), significa que la solución se ha vuelto ácida.

• Observen las fotografías de las escalas que han realizado durante las actividades anteriores y escriban cómo se relacionan con la definición operacional de pH que elaboraron previamente.

      Respuesta: Las sustancias que obtuvieron resultados que se acercaban al verde (bicarbonato en solución y limpiador con amoníaco), son aquellas que tienen un pH más alto (<7), aquellas que obtuvieron resultados con color rojo (Aspirina, jugo de limón, vinagre) son los que tienen menos pH (>7). La muestra marcada con “B” representa a una solución Neutra (color violeta), y todas las sustancias con esa tonalidad violeta eran neutras.

• El siguiente protocolo se utiliza para reconocer dióxido de carbono disuelto en agua: en un recipiente agreguen agua de la canilla, solución de repollo colorado y unas gotas de limpiador con amoníaco. Usando un sorbete soplen en el interior del recipiente.

1. ¿Qué esperan observar antes de soplar? ¿Y después de hacerlo?

RESPUESTA: La solución se acidificará debido a que al exalar, liberamos pequeñas cantidades de dióxido de carbono y que al reaccionar con el agua se convierte en ácido carbónico (Como se demuestra en la reacción indicada más abajo), por lo que con el tiempo la muestra pasará de tener un color verde intenso a ponerse de un color violeta y posteriormente, rojo.

CO2 + H2O ↔ H2CO3

2. ¿Puede servir este protocolo para comprobar si el agua de los océanos esta acidificada? ¿Cómo? Si no es así, elaboren un nuevo protocolo y expliquen su propuesta.

RESPUESTA: Primero se debería “purificar” el agua (evitando la destilación simple) para quitarle todos los compuestos (como tierra, algas, etcétera) que puedan cambiarle el color al agua (Debe ser transparente para evitar confusión con los colores). Luego se aplica un poco de la solución de repollo colorado en la muestra de agua y se observa si el indicador cambió a rojo o se mantuvo en violeta.