Algo de historia

Cuando estudiaba química en segundo curso de BUP (Bachillerato Unificado y Polivalente), aquel profesor que impartía la clase nos hablaba de los cambios que podría sufrir la materia. Nos decía, de modo teórico: “La materia puede sufrir dos tipos de cambios, físicos y químicos”. Una sustancia sufre un cambio físico cuando dicha transformación no supone variar la composición de esa sustancia. Es decir, supongamos un cambio de estado, al igual que le ocurre al agua cuando aumentamos o descendemos la temperatura del sistema. Podemos tener agua líquida (a temperatura ambiente), agua sólida (a baja temperatura, el hielo) o agua vapor (a elevada temperatura); pero, en todo momento, estamos hablando de agua. Por el contrario, en los cambios químicos, una o más sustancias, llamadas reactivos, se transforman en otras diferentes, llamadas productos. Estos cambios se pueden representar de manera simbólica mediante ecuaciones químicas. Las prácticas 2, 3 y 5 de esta monografía, y otras más que veremos a continuación, son claros manifiestos de cambios químicos en la materia.

¿Qué necesitamos?

Para nuestra experiencia vamos a trabajar, primeramente, en casa, para luego seguir en el colegio ante el exigente público.

1. Bicarbonato de sodio (NaHCO₃).
2. Arena de playa.
3. Bandeja de laboratorio.
4. Azúcar (sacarosa, C₁₂H₂₂O₁₁).
5. Etanol 96% (alcohol etílico, CH₃CH₂OH).
6. Mechero.
7. Mondadientes.
8. Cucharadita dosificadora de alimentación infantil.
9. Batidora.
10. Vaso-recipiente de batidora.

¿Cómo construirlo?

Como hemos dicho anteriormente, la práctica debe trabajarse inicialmente en casa. En un vaso de mezcla se disponen 4 cucharadas soperas de azúcar de mesa con una cucharada sopera de bicarbonato de sodio. Se debe batir bien la preparación hasta homogeneizar muy bien todos los componentes. A continuación, con la ayuda de una cucharadita de dosificación infantil, se toma una medida enrasada de la mezcla bicarbonato-azúcar, adicionando unas gotas de alcohol mezclándolo con la ayuda de un mondadientes hasta elaborar una masa.

De seguido, se deposita la masa compacta sobre una superficie lisa y se deja evaporar el alcohol. El resultado será una pastilla sólida de bicarbonato-azúcar que debemos llevar al centro para continuar con la práctica.

Sobre una bandeja de plástico de laboratorio, de las que se utilizan rutinariamente en disección animal, se dispone papel de aluminio con el objetivo de cubrir el fondo. Sobre este, una buena capa de arena de playa (es necesario que esté muy seca). Finalmente, sobre la arena se le rociará una buena cantidad de alcohol etílico y se dispondrán dos pastillas de las fabricadas con anterioridad en casa. Se prende fuego al alcohol y se espera el resultado.

¿Qué es lo que ocurre y cómo explicar lo ocurrido?

Cuando se prende la mezcla de azúcar y bicarbonato compactada, comienza a expandirse la pastilla a modo de una masa negra, pulverulenta (figura 10). A esa masa la llamaron nuestros alumnos, graciosamente, como “cacotilla algezareña”, que no deja de crecer y expandirse.

Lo que está ocurriendo es que cuando el bicarbonato de sodio y el azúcar entran en combustión, se descomponen produciendo carbón, inflado por otros productos intermediarios de la compleja reacción química, caso del dióxido de carbono y el vapor de agua.

Una vez finalizada la experiencia, si se coge cuidadosamente la masa pulverulenta, negra, se puede apreciar la curiosa textura de las partículas de carbón que la constituyen y su baja densidad (debido a la expansión que le ha producido el gas, dióxido de carbono). Las reacciones llevadas a cabo durante el proceso de formación de la “cacotilla” son las siguientes:

1. CH₃CH₂OH + O₂ ➜ 2 CO₂ + 3 H₂O
2. NaHCO₃ ➜ Na₂CO₃ + H₂O + CO₂
3. C₁₂H₂₂O₁₁ + 12 O₂ ➜ 12 CO₂ + 11 H₂O
4. C₁₂H₂₂O₁₁ + calor ➜ 12 C + 11 H₂O