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Experimentos > Materiales sorprendentes. “Bouncy Balls”

Categorías: Reacciones químicas
Palabras clave: Polimeros, Reacciones


Autor/es

Fina Guitart. CESIRE- Departament d�Ensenyament
fina.guitart@gmail.com
Carme Artigas. La Salle Montcada
Jordi Cuadros. IQS-Universitat Ramon Llull


Qué se pretende demostrar

Se pretende elaborar Bouncy Balls (canicas saltarinas) para mostrar y modelizar reacciones de formación de polímeros (polimerización) elásticos (elastómeros), y comparar la capacidad de botar de las canicas elaboradas utilizando una App, puesto que cuando se dejan caer sobre una superficie rebotan hasta una altura mayor o menor según el tipo de canica que se ha fabricado y el procedimiento utilizado.

Se muestran dos procedimientos para fabricar las bolas saltarinas, uno con cola blanca y solución de bórax y otro con silicato de sodio y etanol.

 Se puede observar que aunque con los dos procedimientos se obtienen Bouncy Balls, las características de las bolas varían según sea el método utilizado, es decir la reacción química implicada, así como la proporción de reactivos que se utiliza, puesto que se trata de reacciones en las que se forman polímeros.



Dirigido a

  • Gran Público
  • Primaria
  • Secundaria


Materiales necesarios

  • Vasos de plástico
  • Baritas de madera para agitar
  • Probetas u otros recipientes graduados para medir los volúmenes
  • Bolsas de plástico de autocierre
  • Cola blanca
  • Bórax
  • Silicato de sodio soluble
  • Etanol
  • Colorantes alimentarios
  • Solución de fluoresceína sódica
  • Soporte, nuez, pinza
  • Regla de un metro de longitud


Descripción

Procedimiento 1: Elaboración de Bouncy Balls con cola blanca y disolución de bórax (tetraborato de sodio).

o  Preparar una disolución de bórax al 8%: Se añaden 2 g de bórax en polvo en 248 cm3 de agua y se agita hasta su disolución.

o  En un vaso de plástico, se añade 1 volumen de solución de bórax a 2 volúmenes de la cola. Por ejemplo para obtener una bola de tamaño medio se utilizan 10 mL de cola y 5 mL de disolución de bórax.

o  Se agita vigorosamente con un palito de madera  y cuando a partir de los 2 líquidos de forma un sólido, se saca del recipiente la masa adherida al palo.

o  Se moldea con forma de bola la masa y se hace rodar entre las manos para conseguir forma totalmente esférica.

  • Para obtener canicas de distintos colores se añaden unas gotas de colorante alimentario a la solución de bórax.
  • Para obtener canicas fluorescentes se colocan unas gotas de una disolución diluida de fluoresceína sódica en una cápsula de Petri y se hace girar la bola por la  superficie de la cápsula para colorearla. Si colocamos estas canicas bajo una linterna de luz UV, observamos fluorescencia.
  • Guardar en una bolsa de plástico con autocierre para evitar que se seque.
  • Nota. Las colas blancas de distintas marcas comerciales no son exactamente iguales y en algunas ocasiones podemos tener colas más espesas.  Si la cola blanca es espesa, se recomienda añadir agua en una proporción en volumen 2/1(cola/agua) para diluir previamente la cola.

Procedimiento 2: Elaboración de Bouncy Balls con silicato de sodio y etanol

  • Utilizar guantes o añadir los reactivos al interior de una bolsa de plástico autocierre.
  • En un vaso de plástico se añade etanol  a una solución de silicato de sodio (vidrio líquido) en la relación 1/2 (V/V)  Para hacer una canica pequeña pueden utilizarse 5 mL de etanol y 10 mL de solución de silicato de sodio (vidrio líquido).
  • Se agita y se saca del recipiente la parte solidificada dejando el líquido restante.
  • Se trabaja la masa con mucho cuidado con pequeña presión y el calor de las manos para ir dando la forma redonda.
  • Para obtener canicas de distintos colores se pueden añadir unas gotas de colorante alimentario al alcohol.
  • Para obtener canicas fluorescentes se colocan unas gotas de una disolución diluida de fluoresceína sódica en una cápsula de Petri i se hace girar la bola por la  superficie de la cápsula para colorearla. Si colocamos estas canicas bajo una linterna de luz UV, observamos fluorescencia.
  • Guardar en una bolsa de plástico con autocierre para evitar que se seque.
  • Nota 1: Hay que moldear la bola haciendo ligera presión con los dedos, evitando movimientos bruscos que hacen que la bola se rompa.
  • Nota 2: Con el tiempo, las bolas que guardamos en la bolsa de plástico pierden su forma i se aplanan. Simplemente con el calor de las manos y ligera presión con los dedos puede volver a moldearse la canica para recuperar su forma inicial.

Procedimiento 3: Medida del rebote de las Bouncy Ball. ¿Cuál de ellas bota mejor?

  • Se coloca un soporte con una nuez y unas pinzas para sujetar la bola, y posición vertical una regla graduada.
  • Se deja caer la bola i se filma el movimiento con la App SnapChat (u otra similar que permita reproducir el movimiento de la bola en cámara lenta.
  • Si visualiza el vídeo filmado y se puede leer exactamente la altura a la que llega la Bouncy Ball.
  • Nota: El rebote de las bolas saltarinas depende de la superficie de contacto. Pueden hacerse ensayos en distintas superficies, por ejemplo colocando una baldosa en la base del soporte, una lámina de plástico, etc. Tener en cuenta que para comparar las alturas, hay que proceder de la misma manera, es decir con la misma superficie en la parte inferior y dejando caer las bolas desde la misma altura.


Existe alg�n riesgo

o   En el procedimiento 1 es recomendable el uso de guantes para evitar el contacto con la piel y sobre todo no ensuciarse si hemos añadido colorantes. Las soluciones de bórax de la concentración que se utiliza en este experimento no es tóxica.

o   Es imprescindible el uso de guantes en el procedimiento 2, para evitar el contacto del silicato de sodio con la piel cuando de da forma a la bola con las manos. Tal como se indica en el procedimiento se puede introducir el silicato de sodio líquido y el etanol en una bolsa de plástico autocierre y agitar fuertemente, después verter el líquido sobrante y moldear dentro de la bolsa de plástico, con presión ligera y el calor de las manos, hasta obtener la forma esférica.  

o   Evitar la proximidad del alcohol a fuentes de calor, por su inflamabilidad.

o   Como medida de precaución, siempre hay que consultar las fichas de seguridad de los productos que se utilizan.



Imágenes

 


Enlaces



Para saber m�s

  • Real Sociedad Española de Química 2012. Laboratorio de Química. Introducción a la química de los polímeros biodegradables: una experiencia para alumnos de segundo ciclo de la ESO y Bachillerato.


Observaciones

Explicación y modelización del fenómeno

o  Procedimiento 1:

Al añadir bórax a la cola blanca, el bórax forma enlaces entre las cadenas de acetato de polivinilo que contiene la cola blanca, de manera que se obtiene un polímero de cadenas entrecruzadas con propiedades elásticas. La figura siguiente muestra la estructura del polímero formado.

o  Procedimiento 2:

Al añadir etanol al silicato de sodio líquido tiene lugar una reacción de polimerización en formándose un polímero con la estructura de silicaro con el etanol. La Figura siguiente muestra la formación de este polímero. 

o  Modelización de proceso:

Una manera de representar el fenómeno es construir una maqueta de un polímero con cadenas entrecruzadas con clips

 

  • Detalles sobre el mismo que no se han incluido en otras zonas, anécdotas relevantes (si las hay). Posibles variantes del experimento.