La primera práctica propuesta ha sido la de aluminio con ácido clorhídrico. Después de ampliarla con todas las propuestas realizadas en los comentarios y de realizar alguna que otra vez.
Los materiales necesarios son:
1 Ácido clorhídrico, también conocido como salfuman o agua fuerte. Comprar en droguería o supermercado un litro de una concentración del 20% cuesta menos de un euro. El de los laboratorios de los centros educativos es del 35%, se recomienda rebajarlo para que la reacción sea más segura.
2 Aluminio, sirven bolas de papel para bocadillos. Coste casi nulo.
3 Botella de plástico vacía. Se recomienda de litro o mayor capacidad por seguridad.
Precauciones:
Trabajamos con un ácido muy fuerte, peligroso por provocar quemaduras por contacto. Su punto de ebulición es bajo (menos de 50ºC) por lo que al abrir la botella saldrán vapores peligrosos.
La reacción produce un gas muy inflamable.
La posible explosión de la botella lanzará ácido por lo que hay que alejarse cuando comieza la reacción.
En las explicaciones aclararemos el porqué de estas advertencias.
La reacción que tiene lugar es:
Al (sólido) + HCl (disolución)→AlCl3 (disolución)+ H2 (gas)
Es una reacción genérica entre un metal y un ácido que se clasifica como REDOX, aunque para los objetivos que nos hemos planteado esta vez no es necesario saber tanto.
En la siguiente línea del tiempo puedes ver encontrar muchos sucesos relacionados con la reacción.
Recomendamos controlar la mezcla de los reactivos para que la reacción comience cuando nos interese. Primero se echa un poco de agua en la botella y a continuación, con mucho cuidado, el ácido (unos 20 ml de ácido y 10 de agua está bien para la primera prueba) y finalmente el aluminio de forma que no entre en contacto con la mezcla. Para ello hay dos opciones, la más sencilla es chafar la botella por el centro para evitar que las bolas lleguen al ácido, la opción elegante es introducir las bolitas en cápsulas de gelatina (las de los medicamentos) que se disuelven en agua lentamente.
Cuando estemos preparados dejamos que los reactivos se pongan en contacto y comenzará la reacción.
Debido a la peligrosidad de los gases no debemos estar cerca si se da la reacción en un recipiente abierto, o se abre la botella.
¿Qué podemos estudiar con ella?
Se forma una sustancia nueva que, al ser gaseosa, provoca que la presión dentro de botella aumente o llegue a explotar. A esto ayuda el aumento de temperatura que evapora parte del agua.
Veremos como aparecen burbujas de hidrógeno en la superficie del metal. Cuanto más diluido es el ácido de forma más lenta se forman. Si añadimos distintas cantidades de agua observaremos el efecto de la concentración en la velocidad de reacción.
La reacción es exotérmica, desprende energía, por lo que la mezcla se va calentando poco a poco pero aumentando la velocidad con la que lo hace. Para observarlo sin peligro es necesario añadir agua, además debemos estar cerca. Cuando notemos que la botella comienza a hincharse debemos alejarnos.
Si no hemos cerrado bien la botella los gases escaparán y no habrá explosión. En este caso veremos como el plástico se ha deformado por el calor desprendido en la reacción.
Cuando no hay explosión, podemos fijarnos en lo que queda en la botella. La reacción se detiene cuando se agota uno de los reactivos. Como el papel de aluminio es muy fino, será éste el que se agote en la mayoría de los casos y observaremos que ha desaparecido.
Si disponemos de material de laboratorio podemos ir un poco más allá.
- Trabajar con alumio en diversas formas (polvo, limaduras, placas, bolas) y estudiar el efecto de la superficie de contacto entre los reactivos.
- Recoger el hidrógeno formado para trabajar con él. Bastará con colocar un tubo de ensayo invertido sobre el recipiente de la reacción. El hidrógeno es menos denso que el aire por lo que tiende a subir y desplaza el aire contenido en el tubo. Podemos mejorar la recogida con un tubo de plástico que fuerce al gas a entrar en el tubo.Con el hidrógeno podemos seguir ampliado las prácticas:
* Estudio de la estequiometría:
A partir del volumen de H
2 desprendido para una cantidad determinada (muy poca) de aluminio, se puede hallar la relación estequiométrica de la reacción. Para medir el volumen de un gas se recoge en un tubo invertido graduado lleno de agua de forma que podamos medirlo con facilidad. Después utilizaremos la Ley de los gases ideales para conocer los moles obtenidos y compararlos con los de magnesio.
* Hacer música:
La "armónica química" se consigue encendiendo un mechero frente a la boca de la tubo invertido que contiene el hidrógeno mientras lo giramos poco a poco, para que el hidrógeno escape. En su salida, al arder, emitía un tono como el del tubo de un órgano.
