4º ESO // Práctica 1 | Medir pH

En esta entrada hablaré sobre la primera práctica que hemos realizado en la asignatura de Física y Química en 4º de la ESO. Esta primera actividad ha tratado sobre la medición de pH de diferentes sustancias líquidas, utilizando tiras de pH, un pH-metro, la app SPARKvue, y líquidos que hemos traído de nuestra casa. Con esta práctica hemos podido observar cómo los líquidos, según su contenido, pueden ser básicos, ácidos, o neutros. Además también hemos comprobado cómo el pH puede cambiar si, por ejemplo, mezclamos diferentes líquidos con distintas concentraciones de pH, o añadiendo una aspirina efervescente al líquido.

 HIPÓTESIS 

 ÁCIDOS 

Los ácidos son sustancias de compuestos químicos que, al disolverse en agua, aumentan la concentración de iones H+, puesto que tiene la capacidad de cederlos. Presentan las siguientes características:

• Tienen un sabor ácido o agrio.
• Provocan cambios de color en los indicadores (de color amarillo, rosa-rojo). Y en la tabla de *pH les corresponden los valores del número 1 al 6.
• Los no oxidantes reaccionan con los metales liberando hidrógeno.
• Reaccionan con las bases en un proceso denominado neutralización, en el que ambos pierden sus características.
• En las disoluciones acuosas, si los ácidos se encuentran ionizados, conducen la corriente eléctrica.
• Pueden crear nuevas sales y ácidos más débiles o volátiles reaccionando con otros ácidos más débiles que ellos.

Algunos ejemplos  de ácidos son: el vinagre o el zumo de limón.

 BASES 

Las bases son sustancias de compuestos químicos que, al disolverse en agua, aumentan la concentración de iones OH-. Presentan las siguientes características:

• Tienen un sabor amargo.
• Provocan cambios de color en indicadores (hacia el verde-amarillo o azul). Y en las tablas de pH les corresponden los valores del número 7 al 12.
• Son resbaladizos ya que tienen un tacto jabonoso.
• Sus disoluciones acuosas conducen la corriente eléctrica ya que sus bases están ionizadas.
• Reaccionan con los ácidos protónicos para formar sales y agua.

Un ejemplo de una base es la lejía.

* pH 

El pH indica el grado de acidez o basicidad de una solución, y se mide según la concentración del ión hidrógeno. 

Los valoresde pH están comprendidos en una escala de 0 a 14, por lo que el valor medio equivale a 7, que corresponde a una solución neutra (como por ejemplo el agua). Los valores que se encuentran por debajo de 7 indican soluciones ácidas, y los valores por encima de 7 corresponden a soluciones básicas.

Es decir, a mayor valor de pH, menor concentración de hidrógeno y menor acidez de la solución.

 pOH 

El pOH indica la acidez o alcalinidad de una disolución, y se mide según la concentración de iones hidroxilo.

El pOH es un indicador que se relaciona con el pH mediante la siguiente fórmula:

 MATERIALES 

Los materiales que ha requerido la práctica son:
Tiras de pH. Nos indican, según una escala de colores, la concentración de pH.
Sustancias líquidas. Para comprobar su pH contenido.
Aspirina efervescente. Para observar cambios de pH con otro tipo de sustancias.
Pipeta Pasteur. Con el objetivo de recoger líquido de manera más exacta.
App SPARKvue. Para observar la concentración de pH mediante gráficas o dígitos.
pH - metro. Determina el pH contenido en una determinada sustancia.
AirLink. Sirve para conectar la app SPARKvue con el pH-metro, mediante conexión bluetooth.
Vaso de precipitados. Como contenedor del líquido.

               Tiras de pH                                                              Sustancias líquidas

Aspirina efervescente                                                    Pipeta Pasteur

                   App SparkVue                                                     pH-metro (con electrodo)

               AirLink                                                      Vaso de precipitados

 PROCEDIMIENTO 

Con tiras de pH.
1. Para medir el pH que hay concentrado en una sustancia, simplemente se recoge un poco del líquido en la pipeta pasteur.
2. Después se deja caer una gota en el trozo de la tira de pH.
3. Al entrar en contacto el papel con el líquido, en función de su acidez o de su basicidad, el papel cambiará de color hacia tonos más rojos o más azules, según la escala de pH. En el caso de tener un color verdoso, significará que la solución es neutra. Los colores más rojos son más ácidos, los colores más azules son más básicos.

Con pH-metro. Para medir el pH con un pH-metro, hay que tener descargada la aplicación SPARKvue en un dispositivo móvil.

1. Primeramente, se une el AirLink al pH-metro.

2. Una vez acoplados, se activa el AirLink, y el bluetooth del dispositivo móvil en el que está instalado la app SPARKvue y que se vaya a utilizar durante la práctica.

3. Tras activarlos, se abre la app. Al abrirse se pulsa el icono de bluetooth, y se selecciona AirLink, será entonces cuando la app estará conectada al pH-metro.

4. A continuación se elige la opción medir pH. Es entonces cuando el líquido se vierte en el vaso de precipitados.

5. Después el electrodo, que está conectado al pH-metro, se mete dentro del vaso.

6. Para observar la concentración de pH en dicho líquido a través de SPARKvue, basta con pulsar el botón verde de Play. Será entonces cuando la aplicación SPARKvue nos dará la opción de ver el pH concentrado en el líquido mediante una gráfica, o con dígitos.

 RESULTADOS 

Los resultados que hemos obtenido son los siguientes: 
Con tiras de pH

Con pH - metro

 CONCLUSIONES 

Observando los resultados que hemos obtenido. Hemos podido comprobar cómo utilizando las tiras o el pH-metro, la concentración de pH del mismo líquido no cambia, o cambia ligeramente puesto que en la app se puede ver expresada de manera más exacta y concisa que con los colores de la tira de pH.

Sin embargo, si dicho líquido se mezcla con otro diferente de distinto pH, entonces el pH aumenta o disminuye, dependiendo de cuánto pH contiene cada líquido.

pH (CountryClub >> + CocaCola) = 3 >> 2,7

También, añadiendo una aspirina efervescente, provoca el aumento de concentración de pH.

Además, aunque no lo he incluido en los resultados (pero sí se puede ver en uno de los vídeos), probamos poner una aspirina no efervescente en varios líquidos, entre ellos la CocaCola, y pudimos comprobar que los resultados no son los mismos que con una aspirina que sí es efervescente. El pH en este caso, no varía, no provoca ningún cambio en el líquido.

Práctica 3 | Ley de Boyle-Mariotte

En esta entrada hablaré sobre la tercera práctica que hemos realizado en la clase de Física y Química, en la que hemos aprendido sobre la Ley de Boyle-Mariotte.

La ley de Boyle-Mariotte es una de las leyes de los gases que establece que a temperatura constante, la presión y el volumen son dos magnitudes inversamente proporcionales.

Para aprender sobre esta ley hemos utilizado SPARKvue, una app de aprendizaje que realiza múltiples funciones, como medir la presión entre otras. Esta aplicación hace uso de cámaras y sensores integrados en los dispositivos para recopilar datos. A medida que los datos se recopilan, SPARKvue los representa de forma visual en gráficos, tablas o medidores digitales.

 Materiales 

Esta presentación de Google muestra fotos de los materiales que esta práctica ha requerido. 

 Procedimiento 

Antes de empezar con el proceso de esta práctica, es necesario tener descargada la aplicación SPARKvue en un dispositivo móvil. 

El primer paso es unir el AirLink al sensor de presión, que deberá llevar un tubo en el extremo. 

Después se acopla la jeringuilla al sensor de presión. 

El siguiente paso es activar el AirLink, y activar el Bluetooth del dispositivo móvil en el que esté instalado SPARKvue. Tras haber activado ambos dispositivos, se abre la app. Una vez se haya abierto se pulsa en el icono de Bluetooth. 

A continuación aparecerán todos los dispositivos cercanos con conexión Bluetooth. Al seleccionar AirLink, la app y el sensor de presión, junto con la jeringuilla y el AirLink, estarán conectados.

Entonces en la app aparecerá otra pantalla, es entonces cuando hay que pulsar el botón verde de play que hay en una de las esquinas. 

 Inmediatamente al pulsar dicho botón, en la pantalla empieza a indicar la presión que tiene en el momento el gas que hay dentro de la jeringuilla. La presión aparecerá representada en una gráfica, en la que el eje x corresponde al tiempo transcurrido en segundos (s), y el eje y pertenece a la presión en kilopascales (kPa). 

Para observar la misma presión representada en dígitos, basta con pulsar en la flecha que se localiza en la esquina inferior derecha, a la derecha de 1: Gráfica 1. 

Como he dicho anteriormente según el volumen interior de la jeringuilla, la app indicará su presión en dígitos o en una gráfica. Por lo que al empujar el émbolo de la jeringuilla, el volumen del gas interior disminuirá, y los dígitos y gráfica cambiarán.

Tras dicha acción, se puede apreciar que cuanto más presiones el émbolo, en los dígitos como en la gráfica se observa un aumento de la presión. 

(Las siguientes fotos no muestran los dígitos ni la representación gráfica de la presión que corresponde al volumen que contiene el gas de la jeringuilla en las dos fotos anteriores. )

(Estas tres fotos superiores tampoco indican la misma cantidad de volumen. )

 Cálculos 

Para comprobar y aprender sobre la Ley de Boyle-Mariotte, mi grupo y yo formado por Miguel Ángel, Eva y Andrea, tomamos varias medidas de ml, y anotamos la presión que indicaba la app en dicho volumen. Para ello mantuvimos el émbolo a la altura del volumen deseado, y apuntamos la presión que indicaba la app en el momento. (Al mantener el émbolo de la jeringuilla en la misma posición, con el mismo volumen, la presión en SPARKvue sigue cambiando pero alrededor de un mismo número. Por lo tanto la presión que anotamos es una aproximación a la presión real que pertenece al volumen. )

Esta es una representación gráfica de la tabla anterior:

Tabla de Cálculos SPARKvue: este enlace se dirige a una hoja de cálculos de Google con todas las presiones por las que la jeringuilla pasó desde que pulsamos Play hasta que paramos. 

 Conclusiones 

Tras realizar esta práctica, he podido comprender mejor la Ley de Boyle-Mariotte. Como en las prácticas anteriores (disolución S-L, disolución L-L), he podido observar que es más eficaz aprender sobre este concepto realizando una práctica, que memorizando la ley con palabras. Sin embargo no quiero decir que las palabras no sean efectivas para aprender la Ley de Boyle-Mariotte, más bien que observando en persona cómo la presión cambia según el volumen que algo posea, es comprobar y afirmar la ley en la realidad, fuera de las palabras escritas que solamente podemos leer.

Antes de hacer esta práctica, además de la jeringuilla, no conocía ninguno de los materiales que hemos utilizado como el AirLink, el sensor de presión o la app SPARKvue. Ahora que conozco y he trabajado con estos materiales, me ha sorprendido el uso de la jeringuilla, un objeto que nunca pensaría utilizar para la comprobación de la Ley de Boyle-Mariotte, sino para otros usos como inyectar sustancias en seres vivos. 

Práctica 2 | Disolución Líquido-Líquido

En esta segunda práctica, también colectiva, hemos realizado una disolución de líquido en líquido. En estas disoluciones tanto el soluto como el disolvente son sustancias líquidas.

Una disolución es una mezcla homogénea, en la que no se diferencian sus componentes.Consta de un soluto (sustancia que se disuelve) que se encuentra en menor proporción, y un disolvente en mayor proporción (sustancia en la que se disuelve el soluto).

En esta disolución, como en la anterior (sólido-líquido), hemos calculado la concentración de la mezcla realizada. Una concentración es la relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente.

Una concentración de disoluciones entre líquido y líquido, se calcula de la siguiente manera:

Durante el procedimiento de esta disolución, mencionaré la palabra *enrasar, que consiste en igualar dos cosas de manera que tengan la misma altura.

*Aforo: es la fina línea que se encuentra en el matraz, este indica la capacidad del matraz según esté señalado.

 DISOLUCIÓN LÍQUIDO-LÍQUIDO 

 Materiales 
En la siguiente presentación de Google se pueden observar fotos de todos los materiales que hemos utilizado en la práctica.

 Procedimiento 

En esta práctica se utilizan dos líquidos diferentes, en mi caso, usé la bebida energética Powerade como soluto, y agua como disolvente.

Para empezar llené una probeta con Powerade, en concreto, utilicé 50 ml.

Una vez se haya obtenido la cantidad deseada, el líquido se pasa a un matraz aforado. Yo eché mis 50 ml de Powerade en un matraz de 500 ml.

Tras haber echado el soluto, se llena el matraz con el disolvente hasta el aforo, asegurándose de enrasarlo. La mezcla de fluidos no debe traspasar la línea del aforo, si esto pasara, habría que repetir la disolución. Esto es debido a que si tiramos aunque sea un poco del líquido para llegar al aforo, habríamos perdido parte del soluto que ya estaba mezclado con el disolvente añadido. A causa de esto no habría la misma cantidad de soluto, la concentración estaría mal calculada, y por lo tanto la disolución estaría mal hecha.
Para garantizar llegar al punto exacto, se aconseja echar el segundo líquido hasta un punto cercano del aforo, y utilizar una pipeta Pasteur con la que echamos gotas hasta llegar a la línea.

Después de alcanzar el aforo, se tapona el matraz con un corcho. Es conveniente utilizar un tapón de corcho que sea mayor al agujero del matraz, puesto que el corcho podría quedarse metido en el matraz. Ya taponado, se mezcla la disolución dando vueltas al matraz aforado para que el líquido de la base alcance también el líquido recientemente añadido.

 Cálculos 

Mi equipo formado por Diego, Nuria e Isabel, hicimos una disolución cada uno (Nuria hizo dos). A continuación dejaré una captura con las concentraciones de todas las disoluciones que realizamos. En la primera disolución de Nuria, y en la mía, utilizamos Powerade y agua (en la segunda de Nuria utilizó la bebida refrescante Mountain Dew, mientras que Diego e Isabel utilizaron Mountain Dew, y zumo de uva. Nuria y yo además, realizamos las disoluciones con un matraz de 500 ml, a diferencia de Diego e Isabel, que usaron un matraz de 250 ml.

 Conclusiones

Estudiar las disoluciones con un libro de texto es efectivo, pero llegar a hacer una práctica realizando la disolución, es una manera más divertida de aprender sobre dicho tema.

Puesto que esta es la segunda práctica que hemos realizado sobre una disolución, ya conocía la mayoría de materiales utilizados. Ya había utilizado anteriormente materiales como el matraz aforado o la pipeta Pasteur, pero algo que no había utilizado antes pero que conocía de fotos y películas, es la probeta.

Además de aprender a realizar la mezcla, también he aprendido sobre la concentración de una disolución entre sustancias líquidas.

Como he dicho, esta es la segunda disolución que hemos realizado, además de ser la primera en la que utilizamos sustancias líquidas como soluto y como disolvente. Esto extiende el repertorio de información que ya había aprendido sobre el concepto de las disoluciones.

Práctica 1 | Disolución Sólido-Líquido

Comienzo el año estrenando una nueva pestaña dedicada a la asignatura de Física y Química. Empezando con una entrada para la primera práctica que hemos hecho en el laboratorio como actividad colectiva.

En esta práctica hemos comenzado a trabajar con disoluciones, en concreto, con una disolución de sólido y líquido, calculando además su concentración.

En esta disolución, se disuelven pequeñas cantidades de sustancias sólidas en grandes cantidades líquidas.

Una disolución es una mezcla homogénea, en la que no se diferencian sus componentes. Una disolución consta de un soluto (la sustancia que se disuelve) que se encuentra en menor proporción, y un disolvente en mayor proporción (la sustancia en la que se disuelve el soluto).
Una concentración es la relación que hay entre la cantidad de soluto y la cantidad de disolvente.
Una concentración entre un sólido y un líquido, se calcula siguiendo esta fórmula:

*Tarar: colocar un peso sin calibrar en la balanza.
*Enrasar: igualar dos cosas de forma que tengan la misma altura.

 DISOLUCIÓN SÓLIDO - LÍQUIDO 

 Materiales 

En la siguiente presentación se pueden observar fotos de todos los materiales que hemos utilizado en la práctica.

 Procedimiento 

Para empezar, una vez obtenido el sólido (en mi caso café), se pone el vidrio de reloj sobre la báscula electrónica. Y se pulsa entonces el botón de *tarar, no sin antes poner la unidad en gramos.

A continuación, comencé a echar el café con una espátula, repitiendo esta acción hasta el momento en el que la báscula indicara 1 gramo.

Cuando ya obtuve 1 gramo de café, me dispuse a llenar un vaso de precipitados con agua.

En dicho envase eché el gramo de café.

Después de volcar el vidrio de reloj sobre el vaso de precipitados, es posible que parte del sólido se haya quedado en él. Para asegurarse de echar todo el sólido, es preferible utilizar un frasco lavador. De esta manera el agua que expulsa el frasco lavador, se lleva todas las partículas sólidas restantes.

Tras haber echado todo el sólido en el agua, mezclé la mezcla de sustancias con una varilla.

Una vez se haya mezclado todo bien, se echa la mezcla en un matraz aforado. Yo utilicé un matraz de 250 ml.

Al terminar de echar el café disuelto en agua, empecé a echar más agua en el matraz aforado, hasta el aforo. El aforo es la fina línea que se encuentra en el matraz, este indica la capacidad del matraz según esté señalado, 250 ml en mi caso. Siempre agachándome hasta que pudiera ver una sola línea (esta acción es lo que se llama *enrasar), puesto que desde diferentes ángulos suelen verse dos líneas, aumentando la posibilidad de error.

Para garantizar que la disolución llegue hasta el punto exacto en el que está el aforo, es conveniente utilizar una pipeta cuando el agua esté cerca del aforo.

En el instante en el que se haya alcanzado el aforo, se tapona el matraz con un tapón de corcho.
Y finalmente se mezcla el contenido dándole vueltas al matraz para que el sólido pueda llegar al líquido recientemente añadido.

Así concluye esta primera disolución.

 Cálculos 

Mi equipo está formado por Diego, Nuria e Isabel. Cada uno hicimos una disolución, con la ayuda de los demás integrantes.
Estas son las concentraciones de cada disolución pertenecientes a los miembros del grupo. Cada uno utilizó diferentes sólidos, que ordenados según el orden en el que aparecen en las capturas son: sal, café (con granos más grandes), sal de nuevo, y café (con granos más pequeños).

 Conclusiones  

A través de esta práctica he aprendido múltiples cosas, tanto conceptos completamente nuevos que no había escuchado antes, como ideas que había oído o aprendido anteriormente. Por lo tanto, me ha servido para conocer nuevos elementos, y ampliar información sobre aquellos que ya conocía. Entre estos últimos puedo incluir cosas como lo que son una disolución. También conocía algunos de los materiales, como son el matraz aforado, el vaso de precipitados, y la báscula electrónica, aunque no sabía sus nombres exactos, sí que los había visto antes. Todos los demás materiales no eran conocidos para mí, por lo que sus nombres y su existencia son algo que me he podido llevar después de realizar esta práctica.

Además también he aprendido otras palabras que antes no sabía, por ejemplo enrasar, tarar, o aforo. Asimismo cómo calcular la concentración de este tipo de disolución es algo nuevo que también he aprendido.

Aprender sobre el proceso de una disolución con sustancias líquidas y sólidas, es sin duda lo que más me ha interesado sobre esta actividad entre todo lo que he aprendido. Esto es debido a que nunca lo habíamos hecho antes, y lo que es hacer la práctica, solo lo había presenciado de forma visual, es decir, que nunca había utilizado los materiales. Es bastante eficaz aprender sobre las disoluciones tomando acción.

El hecho de mezclar una disolución, en el momento en el ya estén combinados el soluto y el disolvente, de manera que todo el soluto alcance todo el disolvente dando vueltas al matraz, es algo que tampoco había pensado. Si no hubiera conocido esta realidad, posiblemente hubiera mezclado la disolución simplemente agitando el matraz, por lo que estaría mal hecha ya que en la parte superior habría menos soluto que en la inferior.