¿A dónde se fue la electricidad? El misterio del emotivo “gráfico en V” de la neutralización (Experimento con hidróxido de bario y ácido sulfúrico)
Hola, soy Ken Kuwako, entrenador científico. ¡Cada día es un nuevo experimento!
En esta ocasión, les presento una de las prácticas de laboratorio más emocionantes y visuales de la química: la reacción de neutralización entre el hidróxido de bario y el ácido sulfúrico. Este experimento no es solo una simple mezcla; es fascinante porque permite ver cómo los iones desaparecen de la solución a través del movimiento de la aguja de un amperímetro. Al graficar los datos, obtenemos una curva en forma de V sorprendentemente perfecta. ¡Aquí les explico desde los trucos de preparación hasta el emocionante final!
Preparación previa: ¡El secreto está en el líquido transparente!
Comencemos con los preparativos. Una organización precisa es el primer paso para un experimento seguro y exitoso.
Cómo preparar la solución de hidróxido de bario
Una vez decidida la fecha de la clase, disuelvan una buena cantidad de hidróxido de bario en agua y déjenlo reposar tranquilamente durante unos días. Lo que utilizaremos es el líquido transparente de la parte superior, llamado sobrenadante. Como el hidróxido de bario es una base fuerte, es obligatorio usar gafas de protección. Debido a que reacciona fácilmente con el dióxido de carbono del aire formando una capa blanca (carbonato de bario), no conviene almacenarlo por mucho tiempo; es mejor prepararlo para cada experimento. Tapen el vaso de precipitados con film plástico para conservarlo.
Guía de cantidades (para 4 grupos): Si añaden unos 10g de hidróxido de bario octahidratado a 220mL de agua, obtendrán una solución saturada. Por ejemplo, si tienen 8 grupos y cada uno usa 5mL, necesitan 40mL. Para 4 clases, con 160mL será suficiente (es un cálculo generoso).
A la izquierda, recién hecho; a la derecha, tras reposar una semana. Se vuelve transparente y aparece una película en la superficie.
Ajuste del ácido sulfúrico (¡Regla de oro de la dilución!)
Ahora, preparemos el ácido sulfúrico. Hay una regla inquebrantable que deben seguir: JAMÁS viertan agua sobre ácido sulfúrico concentrado. Esto genera un calor intenso que puede hacer que el líquido salte, lo cual es extremadamente peligroso. Sigan siempre el orden correcto: verter el ácido sulfúrico concentrado poco a poco sobre el agua.
Guía de dilución (para 4 grupos): Añadan con cuidado 3mL de ácido sulfúrico concentrado a 51mL de agua, y luego diluyan esto 10 veces hasta obtener un total de 540mL (aprox. 0.1mol/L).
Coloquen unos 15mL en tubos de ensayo junto con una pipeta para que los alumnos puedan medirlo fácilmente. También preparen vasos de precipitados con 5mL de la solución de hidróxido de bario para cada grupo.
¡Con todo listo, es hora de empezar el experimento!
Así es el circuito. Utilizamos la fuente de alimentación compacta Petit-X, pero cualquier fuente estándar funciona perfectamente.
¡Encendido! Ajuste del voltaje
Conecten la fuente y ajusten el voltaje a 5V para que fluya la corriente. En este punto inicial, hay muchos iones libres, por lo que la corriente fluye con intensidad.
Para medir usamos el Petit-Meter, ¡muy práctico!
Goteo de ácido sulfúrico: 1mL a la vez
Aquí empieza lo bueno. Añadan el ácido sulfúrico de 1 en 1mL, registrando el valor del amperímetro en cada paso.
¡La impresionante gráfica en V! ¿Por qué desaparece la corriente?
Al graficar los datos, nos espera un resultado asombroso.
A medida que añadimos el ácido, la corriente disminuye gradualmente hasta llegar a casi cero en un punto determinado. ¡Pero lo increíble es que, al seguir añadiendo ácido, la corriente empieza a subir de nuevo!
¿Por qué ocurre esta forma de V perfecta? El secreto está en la sal insoluble que se forma durante la reacción. Cuando el hidróxido de bario y el ácido sulfúrico se encuentran, crean sulfato de bario, un precipitado blanco que no se disuelve en agua.
Los iones que transportaban la electricidad en la solución se unen para formar partículas sólidas que caen al fondo. Al quedarse sin transportadores de carga (iones), la corriente deja de fluir. Si seguimos añadiendo ácido sulfúrico, ahora habrá un exceso de iones de dicho ácido, por lo que la corriente vuelve a circular. A diferencia de la reacción entre ácido clorhídrico e hidróxido de sodio (cuya sal, el cloruro de sodio, sí es soluble), aquí la clave es la insolubilidad del producto.
Reflexión final: La magia de la ciencia está en el cambio
Ver cómo la corriente cae hacia el cero absoluto es una experiencia fascinante cada vez. Más allá de leer en un libro que los iones disminuyen, presenciar con tus propios ojos cómo se detiene la aguja del amperímetro te hace sentir que algo real está ocurriendo en ese mundo invisible y microscópico. Este experimento combina la belleza de la química con datos tangibles. ¡Espero que se animen a explorar el drama científico oculto en ese valle de la curva en V!
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