Actividad 1. Para inicar las actividades del curso de laboratorio de segundo grado en la secundaria del Colegio Madrid realizamos la siguiente actividad que contiene primero un ejercicio de observación y elaboración de preguntas, luego de comprensión de lectura y finalmente hacemos la reacción química entre dos sustancias utilizadas en los cerillos pero colocadas en dos de las yemas de nuestros dedos. Las actividades pretenden motivar a los estudiantes e introducirlos en la dinámica general que se sigue en el curso. El autor es Julio Ríos
¿Cómo funciona un cerillo?
Todos los hemos usado alguna vez. En el laboratorio son fundamentales para poder encender un mechero de gas y los alumnos son expertos en jugar y contemplar maravillados un cerillo encendido, pero ¿sabes cómo funcionan?
1. Describe un cerillo y la parte de la cajetilla que usas para encenderlo
2. Enciende el cerillo. Observa todo lo que sucede y descríbelo por escrito.
3. Observa el cerillo después de que se apagó. Descríbelo.
4. Durante las observaciones ¿surgió alguna pregunta entre los integrantes del equipo? Escríbela (s):
5. Elabora una explicación inicial que contenga respuestas a las siguientes preguntas:
a) ¿Por qué el cerillo se enciende cuando lo frotas contra la superficie de la cajetilla?
b) Qué le sucede a los diferentes materiales que forman el cerillo cuando éste se quema ¿se formarán sustancias nuevas, diferentes a las originales?
Lee el siguiente artículo. Seguramente encontrarás información que te ayude a encontrar respuesta a las preguntas que planteaste antes. (Tomado del libro La química y la cocina del Doctor José Luis Córdoba F. publicado en la colección La ciencia para todos del Fondo de Cultura Económica, Mexico).
Los cerillos
Es bien sabido que para encender una vela lo primero que se necesita es una vela. Y para encender la estufa, lo segundo es un cerillo[1] o un fósforo[2] .
Pero ¿qué contiene un cerillo? ¿por qué se mantiene la reacción una vez iniciada?
Antes veamos algo sobre el origen de los cerillos.
Los intentos de producir cerillos comenzaron en 1680 con Robert Boyle, poco después del descubrimiento del fósforo[3] por el alquimista Henning Brand. Con todo, el cerillo, tal como lo conocemos, fue inventado en 1734. Un ayudante de Boyle, Godfrey Haukewitz, empleaba astillas de madera con cabeza de azufre, la cual, con ayuda del fósforo y frotamiento se encendía. Sin embargo tales cerillos eran malolientes, peligrosos, caros y, por sí no bastara lo anterior, venenosos.
Al comenzar el siglo XIX el método usual de encender un fuego era usar un pedernal y un eslabón[4] martillo para encender una mecha. La idea de emplear trocitos de madera con azufre reapareció en 1800 y al poco tiempo ya se mezclaban clorato de potasio y azúcar al azufre para mejorar su combustión. En 1830 ya había una versión doméstica de los cerillos, los llamados “cerillos prometeicos” estaban hechos de papel, el cual tenía en un extremo la mezcla con un pequeño tubo hermético que contenía un poco de ácido sulfúrico. Rompiendo el tubito con un par de tenacillas o ¡con los dientes! El ácido reaccionaba con la mezcla encendiendo el papel.
También por esas fechas aparecieron los primeros cerillos de fricción, conocidos con la marca “Lucifer”; la cabeza estaba formada por sulfuro de antimonio y cloruro de potasio aglutinados con goma y agua; tenían en la caja una advertencia para que no los usaran “las personas de pulmones delicados”. Se encendían frotándolos entre dos hojas de papel de lija.
Los cerillos de seguridad, fabricados con el menos peligroso fósforo rojo (el cual no presenta una combustión espontánea ni es tóxico), se comenzaron a usar en Suecia en 1852. En éstos, los ingredientes necesarios para la combustión se hallan separados, unos en la cabeza y otros en una superficie especial para frotarlos. Sin embargo, se seguían fabricando cerillos con fósforo blanco debido a su gran resistencia a la humedad Cuando se descubrieron sus efectos tóxicos en los obreros de las fábricas se prohibió la fabricación de los cerillos con fósforo blanco en la Conferencia de Berna de 1905.
Los cerillos actuales tienen en la cabeza sulfuro de antimonio y diversos agentes oxidantes como clorato de potasio y azufre o carbón; y en la superficie de frotamiento, fósforo rojo, vidrio molido y aglutinante.
Para que ocurra una reacción química se necesita cierta energía mínima para su inicio, llamada “energía de activación”. Al encender la estufa esta energía es suministrada por el cerillo. En las reacciones de combustión, como la del gas doméstico, se libera suficiente energía calorífica[5] como para sostener la reacción y, además, calentar la sopa.
El encendido de un fósforo implica muchas reacciones sucesivas. Aunque el mecanismo no está del todo comprendido es, en principio, el siguiente: La energía mecánica debida al frotado del cerillo es mayor que la energía de activación para la reacción del fósforo rojo (contenida en la tira café oscuro de la cajetilla); esta reacción libera suficiente calor como para iniciar la combustión del azufre (en la cabeza del cerillo); y ésta libera suficiente calor como para iniciar la combustión de la madera (o papel encerado) del cerillo.
Contesta:
1. ¿En qué año se inventaron los cerillos?
2. ¿Qué sustancias constituyen “la cabeza” del cerillo?
3. En la fabricación de cerillos ¿por qué se prefiere usar fósforo rojo en lugar de fósforo blanco?
4. ¿A que se le llama energía de activación?
Información para el profesor:
1. Se utilizan pequeñas cantidades de clorato de potasio (color de seguridad amarillo, o sea oxidante y fósforo rojo cuyo color de seguridad rojo significa flamable).
2. Considerando los dos dedos de la mano con los que podamos producir un tronido o chasquido, se unta con un abatelenguas una delgada capa de fósforo rojo en uno de los dedos y clorato de potasio en el otro dedo. Debe evitarse que queden grumos de fósforo rojo pues en esos sitios pueden producirse quemaduras.
3. ¿Que consideras que sucederá si chasqueas los dedos untados con las sustancias?. Es importante tener a la mano un trapo humedo y si el chasquido no se produce al primer intento, es recomendable limpiar los dedos y repetir el procedimiento. También hay que tener alguna pomada para tratar quemaduras leves (como italdermol - FENOXIETANOL TRITICUM VULGARE, EXTRACTO DE- ). Es fundamental que el profesor realice la actividad con sus propios dedos cuantas veces sea necesario hasta tener pleno dominio del proceso ya que el riesgo de quemaduras leves en las yemas de los dedos es, por experiencia, en promedio del 10 por ciento.
Al terminar la actividad se pide elaborar un informe de lo realizado considerando que contenga respuestas a las siguientes preguntas:
1. Título:
[1] De cerilla vela de cera, pequeña vela
[2] Del griego phosphorus “portador de luz”. El fósforo blanco brilla en la oscuridad. Del mismo origen “semáforo”, portador de señal.
[3] Se trata del elemento químico “fósforo”. Mismo que por emplearse en los “fósforos” les dio tal nombre.
[4] De esclavón, de “esclavo”, quién carece de libertad.
[5] Los científicos la llaman “entalpía de reacción”cuando el cambio químico se produce a presión constante.
No hay comentarios:
Publicar un comentario