LA MATERIA
LA CLASE DE LOS
EXPERIMENTOS
¿La materia?
Y eso … ¿qué es?
Pues es todo lo que tiene masa y volúmen. O sea, todo lo que nos rodea está formado por materia.
Bueno todo, todo… el aire no tiene volúmen ¿o sí? Vamos a investigarlo…
Necesitas: - Una jeringuilla (sin aguja ) - Aire
- Un dedo
La jeringuilla os la dejo yo, el aire y el dedo lo ponéis vosotros ¿vale?
Quita el émbolo de la jeringuilla. Ahora la jeringuilla ¿está vacía?, ¿está llena?, ¿de qué? ¡Yo no veo nada!
Tapa con un dedo el agujerito inferior de la jeringuilla, pon de nuevo el émbolo y, sin quitar el dedo, baja el émbolo hasta abajo. ¡Venga más fuerte!, ¿Qué no puedes? ¿por qué?
¡Efectivamente!
El aire que hay dentro, ocupa un volumen que nos impide cerrar del todo la jeringuilla.
Si ahora sueltas el émbolo sin quitar el dedo del agujero, ¿qué pasa?: ¡el aire empuja al émbolo para arriba!, ¡quiere recuperar su espacio perdido!, ¡menuda fuerza hace el aire!
En casa puedes demostrarles a tus padres que los gases ocupan un volumen con el siguiente experimento:
- Mete un vaso boca arriba en un cubo lleno de agua. Se llena del todo ¿verdad?. Y si hacemos lo mismo pero ahora introduciéndolo boca abajo, ¿se llena completamente?. Como tú ya sabes por qué es (la parte que no se llena de agua está llena de aire que
ocupa un espacio), ¡se lo puedes explicar a tus papis!
También puedes demostrar que los gases tienen masa pesando un globo sin hinchar y luego el mismo globo hinchado. La diferencia de peso ¿por qué será?
Estados de la materia
Seguro que sabes que la materia puede estar en estado sólido, líquido y gaseoso y que, para pasar de un estado a otro hay que darle o quitarle energía (calor)
Pero… ¿por qué?
Pues porque toda la materia (sólidos, líquidos y gases) está formada por unas partículas diminutas que se llaman átomos y moléculas y según cómo se ordenen estas moléculas, así veremos la materia:
- Moléculas muy juntitas y unidas muy fuerte: sólidos
- Moléculas más separadas y unidas pero menos fuerte: líquidos - Moléculas muy separadas y con poquita fuerza entre ellas: gases Prepárate porque ahora vamos a hacer un experimento super chulo Necesitas: - Harina de maíz (tipo maicena)
- Agua
- Un recipiente para poner la mezcla
- Una cucharilla para remover
Pon dos partes de maicena en el cuenco y añade una parte de agua.
Remueve con la cucharilla hasta obtener una mezcla. Comprobarás que si intentas mezclar rápido te cuesta mucho más que si lo haces despacito.
¿Qué pasa?
Pues que, en este caso, la mezcla se comporta unas veces como líquido (si no hacemos mucha presión sobre ella) y otras veces como sólido (al ejercer más fuerza o presión)
Prueba a hacer las siguientes cosas (y todas las demás que se te ocurran): - Mete el dedo despacito hasta el fondo.
- Saca el dedo rápido. ¿no puedes?, bueno… pues sácalo despacito…
- Levanta la mano y mete el dedo desde lo alto con fuerza.
- Mete toda la mano despacito e intenta sacarla rápido…
- Prueba a echar desde lo alto algo que pese y se hunda como una canica…
- Coge un poco de la mezcla entre las manos y haz una bola amasándola rápido. Luego abre la mano con la bola que has hecho …
¿Por qué pasa esto?:
Esto que has hecho es un fluido no newtoniano (la viscosidad varía con la presión y la temperatura): las moléculas de la harina y el agua no se han mezclado uniformemente y el agua se queda más en la superficie. Así se metemos algo despacito, a las moléculas les da tiempo de irse separando como si fuera un líquido, pero si lo hacemos con fuerza no les dejamos que se ordenen y las moléculas de harina se agrupan más fuerte como si fuera un sólido.
¿A que es divertido?
Algo parecido ocurre con las arenas movedizas. Los movimientos bruscos hacen que la mezcla de arena y agua se vuelva más rígida dificultando los movimientos y salir de ellas se hace casi imposible.
Utilidades de estos fluidos:
Se está investigando con ellos para la fabricación de
chalecos antibalas porque tienen capacidad para absorber la energía de un proyectil a alta velocidad y pueden permanecer flexibles si no se produce ningún impacto.
Mezclas
La materia puede formar dos tipos de sustancias: puras (formadas por un solo tipo de átomos o moléculas) o mezclas (son mezclas de varias sustancias puras que mantienen sus propiedades).
Vamos a hacer alguna mezcla:
Necesitas: - Distintos tipos de sustancias: harina, arroz, garbanzos, sal, bicarbonato, clips … - Agua
- Aceite
- Vinagre
- …
- Recipientes para hacer las mezclas
- Una cucharilla para remover
- Cosas para separar las mezclas: coladores, pañuelos de papel o filtros, imanes, escurridores …
Haz mezclas de todo lo que se te vaya ocurriendo (¡Ponte encima de una bandeja para no pringar mucho la cocina!)
Piensa si son homogéneas (no se distinguen a simple vista sus componentes) o heterogéneas. Intenta separar de nuevo sus componentes.
Te doy algunas ideas:
Mezcla 1: Harina + arroz + clips
¿Es una mezcla homogénea o heterogénea ? Intenta separarla con un papel de filtro y un imán.
Mezcla 2: Agua + sal
¿Es una mezcla homogénea o heterogénea ? ¿Cómo la separarías?
• Puedes preparar de igual modo una disolución de azúcar e intentar hacer piruletas:
• Mezcla agua (mejor caliente) con bastante azúcar y mezcla bien. Si quieres, puedes añadirle colorante alimentario para obtener cristales de azúcar de color.
• Deja la disolución en el vaso y sujeta con una pinza un palito de madera de los de pinchos (sin que toque las paredes ni el fondo)
• Déjalo varios días sin mover hasta que se evapore el agua.
Mezcla 3: Agua + aceite
¿Es una mezcla homogénea o heterogénea ? En los laboratorios, este tipo de mezclas se separan con un embudo de decantación
Mezcla 4: Bicarbonato + jabón líquido + vinagre
¿Qué ha pasado?
¡Esto no es una mezcla! , ¡aquí ya no hay vinagre y bicarbonato!
¡Has hecho una reacción química!
Ya sabes que toda la materia (sólidos, líquidos y gases) está formada por unas partículas diminutas que se llaman átomos. ¡Y sólo existen un poco más de 100 tipos de átomos diferentes!
Los químicos los ordenan en una tabla periódica como esta:
Todo, todo, todo lo que ves a tu alrededor está formado por la unión de uno o varios de estos elementos. ¡Incluso tú!
A cada uno de estos elementos o tipos de átomos, los químicos los representan con unas letras o símbolos, por ejemplo:
Oxígeno: O Hidrógeno: H Oro: Au Hierro: Fe
Vamos a hacer la reacción química anterior y la vamos a escribir como si fuésemos científicos:
Vinagre + bicarbonato --- nos da ---- mezcla líquida + burbujas
ácido acético + hidrógeno carbonato de sodio ---- acetato de sodio + agua + dióxido de carbono CH3COOH + NaHCO3 CH3COONa + H2O + CO2
¿A que parece un jeroglífico? Pues con esta reacción química vamos a simular un volcán y a inflar un globo ¡sin tocarlo!
Necesitas: - Ácido acético (vinagre) - Bicarbonato
- Agua
- Una botella pequeña vacía (un botellín de agua, de yogur líquido…)
- Un poco de jabón de fregar - Un globo
Primero (y para no liarla en casa y que se enfaden los papis), coge una bandeja o un plato grande y pon dentro la botella vacía. ¿Ya?, ¡pues manos a la obra!:
Para hacer “el volcán” pon una cucharadita de bicarbonato en la botella vacía y añádele un poco de jabón de fregar. Si quieres que la “lava” salga con color, puedes añadir un poco de colorante.
Ahora echa un buen chorro de ácido acético (vinagre) y observa qué pasa.
¡Has hecho una reacción química!
Podemos hacer la misma reacción de otra manera:
Pon el embudo en la boca del globo para ayudarte a llenarlo con bicarbonato.
Echa ácido acético (vinagre) en la botella vacía hasta aproximadamente 1/3 y pon el globo en la boca de la botella.
Ahora levanta el globo para que caiga por la boca de la botella todo el bicarbonato de su interior.
¿Qué pasa?
¡El globo se hincha sólo!
¿Quieres saber por qué sucede todo esto?
• Al juntar un ácido (vinagre) y una base (bicarbonato) se produce una reacción química y se forma una sal y un gas (dióxido de carbono o CO2) que se escapa en forma burbujas y sale por la boca del volcán.
• En la botella con el globo el CO2 (gas) que se produce va ocupando la botella y, como no puede salir, llena el globo hinchándolo.