Frecuentemente, sobre todo a través de los ejemplos que suelen utilizarse, átomo se asocia a elemento y molécula a compuesto. Sin embargo, tanto las sustancias simples como las compuestas pueden estar formadas por moléculas y por estructuras cristalinas...Sobre todas estas cosas me gustaría ir planteando algún debate en este blog. De momento os voy a presentar dos experimentos que tienen en común lo siguiente:
Partimos de una sustancia simple, formada por un solo elemento, realizamos una serie de cambios químicos, donde aparecen sustancias diferentes, y al final volvemos a recuperar la sustancia simple inicial. ¿Qué sentido tiene esto? Pues introducir un aspecto muy interesante e intuitivo del concepto de elemento químico como aquello que se conserva a través de los cambios químicos y es común a la sustancia simple y a sus compuestos. De ahí, la noción de cambio químico como proceso dónde se conservan los elementos y cambian las sustancias, es decir, como proceso donde los átomos se "reorganizan", cambiando la manera de enlazarse.
El primer experimento es muy visual pero habría que realizarlo en vitrina. Vale la pena grabar un pequeño video aunque sea con el móvil y proyectarlo en clase. Consiste en lo siguiente:
1. Tomamos unos trocitos de hilo de cobre y lo introducimos en HNO3 al 50 %. Al cabo de pocos minutos se han formado vapores rojizos de NO2 (¡vitrina de gases!) y la disolución ha adquirido un color azul. El cobre metálico ya no está...
2. Ahora tomamos un clavo de acero limpio y seco y lo introducimos en la disolución obtenida. Veremos que sale con el color del cobre. Se ha depositado una fina capa de este metal sobre el acero. Al cabo del tiempo, la disolución va haciéndose verdosa y el clavo disgregándose (ahí podemos extendernos discutiendo un proceso redox sencillo)
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Si ahora preguntáis a los alumnos dónde estaba el cobre al final de la etapa 1, os podréis llevar muchas sorpresas. En otro momento volveremos sobre la explotación didáctica de esta reacción, ya que no tiene desperdicio.
Ahora vamos a ver una alternativa similar, pero que los propios alumnos pueden llevar a cabo, además a microescala, todo con cuentagotas y recipientes muy pequeños (incluso desechables).
Material y reactivos:
- Tubos de ensayo y gradilla. Tapones.
- Cristalitos de yodo
- Mechero Bunsen, de alcohol o placa calefactora
- Yoduro de potasio 1 M
- Disolución de almidón
- Tiosulfato de sodio 1 M
- Dicromato de potasio 1 M
- Ácido sulfúrico 1 M
- (Todas las disoluciones en frascos cuentagotas)
1. En un tubo de ensayo poner un cristalito de yodo y 2 mL de agua. Añadir una gota de KI 1 M para disolver el yodo.
2. En otro tubo, calentar suavemente otro cristalito de yodo. Se observa la formación de vapores de color violeta. Cuando el cristal desaparezca, retirar el tubo y dejarlo enfriar. Observar atentamente la deposición de cristales de yodo en la pared interna del tubo.
3. En este último tubo añadimos 2 mL de agua y una gota de KI 1 M (lo mismo que en el primer tubo). Ahora agitamos fuertemente tapando el tubo de modo que los cristales depositados en la pared se disuelvan también.
4. En cada tubo añadimos 2 o 3 gotas de disolución de almidón. Veremos que en ambos tubos la disolución adquiere un color azul intenso, característico del I2. De este modo puede constatarse que el proceso que tuvo lugar en el segundo tubo es físico, no químico, ya que el yodo, como sustancia, se conservó a través de la sublimación-condensación.
5. Añadimos ahora, gota a gota, en cada tubo, disolución de tiosulfato de sodio. La desaparición del color muestra que el yodo, como I2, ya no existe. Está, pero "de otra manera". Ha habido un cambio químico.
6. En uno de los tubos añadimos ahora dos gotas de ácido sulfúrico y 3 o 4 gotas de dicromato potásico. Al cabo de unos pocos minutos vuelve a aparecer el color azul. Ya tenemos de nuevo el I2.
El yodo, como elemento, se ha conservado. Primero estaba como sustancia simple, después, formando parte de un compuesto, y por último, lo volvemos a obtener, mediante un nuevo cambio químico, como sustancia simple.
Por supuesto, este experimento puede tener más recorrido, ya que implica además dos procesos redox relativamente sencillos en los que intervienen reactivos importantes desde el punto de vista analítico.
