¡Construimos un volcán y fue explosivamente divertido! La receta completa del experimento con yeso y bicarbonato de sodio!
Soy Ken Kuwako, su Entrenador de Ciencias. ¡Cada día es un experimento!
【¡Este artículo también se transmite por radio!】
En las clases de ciencias, lo más divertido es, sin duda, “poner las manos a la obra” (experimentar). Nos alegra a los profesores ver el brillo en los ojos de los estudiantes y escuchar la exclamación de “¡Lo tengo!”. Recientemente, estaba dando una clase sobre “Volcanes” con la profesora H, quien acababa de terminar sus prácticas de enseñanza, y el experimento de erupción que realizamos fue un momento que despertó una gran curiosidad.
“¿Cómo se relaciona la viscosidad del magma con la forma del volcán?”
La diversión de la ciencia no está solo en memorizar conocimientos de un libro de texto, sino en “ver, tocar y experimentar” por uno mismo. Por eso, decidimos que los estudiantes crearan su propio modelo de erupción volcánica utilizando materiales cotidianos. Este experimento, aunque parezca simple a primera vista, ¡es en realidad bastante profundo!
Los materiales que utilizamos son solo cuatro: yeso, bicarbonato de sodio, pegamento líquido (PVA) y agua. Al cambiar ligeramente la “proporción de la mezcla” de estos cuatro materiales, el movimiento y la viscosidad del magma cambian por completo. Es una experiencia que simula la actividad volcánica real.
Lo que resulta especialmente interesante es la reacción química que ocurre al combinar yeso (sulfato de calcio: CaSO₄), bicarbonato de sodio (bicarbonato de sodio: NaHCO₃) y agua. Como muchos sabrán, ¡se genera dióxido de carbono (CO₂)! La forma en que el volumen de la mezcla se hincha lentamente debido a este dióxido de carbono es como la lenta expansión de un volcán real antes de una erupción. Darse cuenta de que estas reacciones químicas cotidianas están conectadas con fenómenos naturales tan grandiosos es la verdadera esencia de la educación científica.
Junto con la profesora en prácticas, repetimos el experimento varias veces, cambiando las proporciones una y otra vez, hasta que encontramos la receta perfecta, el momento de “¡Ajá, esto podría funcionar!”. Fue un momento en el que volvimos a sentir lo que realmente significa la exploración científica. A continuación, les presentamos un informe detallado sobre la proporción de materiales que logramos encontrar después de mucha prueba y error para que el experimento de erupción volcánica sea un éxito.
Materiales Necesarios
・Recipiente de plástico ・Yeso 10g x 2 ← Colocar en bolsas con cierre hermético ・Bicarbonato de sodio 5g x 2 ← Colocar en cápsulas de evaporación
・Pegamento líquido (PVA) ・Agua ・Espátula (cuchara de laboratorio) ・Varilla de vidrio ・Bandeja
Para los recipientes de plástico, utilizamos estos que se venden en Daiso. El tamaño es importante, así que si van a seguir el mismo método, por favor utilicen estos:
Daiso – Paquete de 4 mini recipientes redondos de 70ml
Perfore un agujero en la parte inferior de este recipiente de plástico con un punzón y pegue cinta de tela previamente.
Y la proporción crucial es:
Tipo de baja viscosidad del magma: 1ml de pegamento líquido (PVA) + 30ml de agua
Tipo de alta viscosidad del magma: 10ml de pegamento líquido (PVA) + 15ml de agua
Coloque estas mezclas en los recipientes de plástico mencionados anteriormente.
【Procedimiento del Experimento】
① Mezcle bien el pegamento líquido PVA y el agua en el recipiente de plástico con una varilla de vidrio.
② Agregue 10g de yeso (de la bolsa con cierre) al recipiente de plástico que contiene el pegamento PVA y el agua.
③ Mezcle con la varilla de vidrio para que el yeso, el pegamento PVA y el agua se mezclen completamente.
④ Después de mezclar bien, agregue 5g de bicarbonato de sodio y revuelva rápidamente con la varilla de vidrio para que todo se mezcle.
El punto clave aquí es mezclar rápidamente todo y cerrar la tapa. Además, el bicarbonato de sodio a veces puede estar compactado, así que asegúrese de desmenuzarlo con una espátula.
⑤ Cierre la tapa del recipiente de plástico, colóquelo boca abajo sobre la bandeja y retire inmediatamente la cinta adhesiva pegada.
⑥ Observe de cerca la propagación de la solución (lava) mirando el modelo de lava directamente desde arriba.
※ ¡Los experimentadores deben usar guantes de polietileno! ¡Todos deben usar batas de laboratorio y gafas de seguridad!
Realizamos este procedimiento para los casos de alta y baja viscosidad. Aquí pueden ver cómo se ve en la práctica:
Cuando la viscosidad es alta:
Cuando la viscosidad es baja:
Gracias a la idea de la profesora H, colocamos ambos experimentos en una bandeja negra.
Arriba a la izquierda es el tipo de baja viscosidad, a la derecha es el tipo de alta viscosidad. Preparamos un set para cuatro personas, y fue un gran éxito. ¡La proporción es excelente!
【¿Por qué esta mezcla provoca una erupción?】
La clave de este experimento es la reacción química entre el yeso, el bicarbonato de sodio y el agua.
Generación de dióxido de carbono por descomposición del bicarbonato: El bicarbonato de sodio (NaHCO₃), al disolverse en agua, se descompone parcialmente para producir iones carbonato (CO₃²⁻) y iones bicarbonato (HCO₃⁻), generando también dióxido de carbono (CO₂) y agua.
Generación de dióxido de carbono por reacción entre yeso y bicarbonato: Los iones de calcio (Ca²⁺) generados por el yeso (CaSO₄) al disolverse en agua, reaccionan con los iones bicarbonato (HCO₃⁻) del bicarbonato de sodio, precipitando carbonato de calcio (CaCO₃) y generando simultáneamente dióxido de carbono (CO₂) y agua.
El Papel del Pegamento PVA: El alcohol polivinílico (PVA) contenido en el pegamento, al disolverse en agua, forma moléculas largas que se entrelazan y presentan una alta viscosidad. Este PVA juega el papel de atrapar las burbujas de dióxido de carbono generadas. Esto simula una “erupción viscosa”, donde las burbujas no se liberan de golpe, sino que el material se expande lentamente y luego erupciona. Si la cantidad de PVA es pequeña, las burbujas escapan rápidamente y se obtiene una erupción fluida (como los volcanes en escudo de Hawái). Si es grande, la viscosidad es fuerte y se asemeja a una cúpula de lava (como Showa-Shinzan).
A través de este experimento, los estudiantes no solo ven cómo se forma la silueta de un volcán, sino que también aprenden profundamente cómo la reacción química subyacente y las propiedades físicas de los materiales influyen en un fenómeno natural como la erupción. Con un poco de ingenio y prueba y error, este experimento de erupción volcánica se convierte en una clase fascinante que estimula enormemente la curiosidad de los estudiantes.
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