Lámpara de lava.

Cinthia Yamile Medina Morán.

Marco teórico

Las lámparas de movimiento líquido, conocidas como lámparas de lava, son un elemento decorativo, ya que la iluminación es escasa. Una lámpara de lava se caracteriza por unas grandes gotas de cera en su interior que toman distintas formas y se asemejan a la corriente de lava de un volcán, de allí su nombre. Una lámpara de lava real consiste en una botella de vidrio que mantiene el agua, cera translúcida y una bombilla de iluminación. Dado que la cera fundida y el agua son dos líquidos inmiscibles por tanto no pueden unirse. El secreto de la lámpara de lava es cambiar constantemente la densidad de la lava (cera). La lava debe tener una densidad más amplia que la del agua cuando la lámpara se encuentra a temperatura ambiente, pero al recibir el calor de la bombilla debe disminuir ligeramente su densidad hasta que la misma sea menor a la del agua. El calor que proviene de la bombilla oculta dentro de la base de metal, precisamente en la parte inferior, es la responsable de darle mayor densidad a la lava. En nuestro experimento, se utilizó aceite y agua, el aceite y el agua no se mezclan y las pastillas antiácidas reaccionan en el agua produciendo bióxido de carbono que al liberarse levanta las gotas de agua en el aceite y se aprecia el efecto de la lámpara de lava, esto sucede por el efecto del gas en las gotas del agua que las hace más ligeras ya que cambian temporalmente su densidad, y flotan, el gas desprendido ayuda a cambiar ligeramente su densidad.

El agua y el aceite no se mezcla, ya que el aceite es un líquido apolar, es decir, no tiene polos y este tipo de líquidos no se disuelven en el agua, el colorante si se disolvió en el agua y solo la mancho y al aceite no; esto es que cada sustancia hace que se atraigan con otras moléculas de la misma especie, completamente opuestas, por lo que en vez de atraerse, se repelen. Cuando añadimos las pastillas efervescentes, estas comienzan a disolverse creando un gas. Este gas forma burbujas que al subir llevan con ellas un poco de colorante.

Material y reactivos.

o Botella de plástico con tapa.o Agua (300 mml).o 1 lto de Aceite.o Colorante comestible.o Pastillas efervescentes (Alka Seltzer®)

Desarrollo

Comenzamos nuestro experimento sirviendo un poco de agua dentro de nuestra botella de plástico. Nuestra botella es de 500 mml, así que agregamos 150 mml de agua, después lo restante lo servimos de aceite 100% vegetal (aceite de cocina).

Como sabemos, el agua y el aceite no se pueden mezclar, por lo tanto se ha creado una tensión superficial entre ambos, quedando el agua en la parte de debajo de nuestra botella y por encima de ella el aceite, tal cómo se muestra en la siguiente fotografía.

Esto se debe a que el aceite es menos denso que el agua, por lo que al verterlo en nuestra botella, se ubica en una capa sobre la superficie del agua.

El aceite vegetal no se disuelve en el agua porque es una sustancia no polar. La sal y el agua son dos sustancias polares y por lo tanto la sal sí puede disolverse en agua. Una sustancia es polar cuando el centro de cargas negativas no coincide con el centro de cargas positivas. Estos centros se atraen con centros de distinto signo de otras moléculas (el positivo de una con el negativo de otra y viceversa), lo que hace que las sustancias polares sean solubles entre sí (se puedan mezclar formando una sola fase líquida homogénea). En cambio como las sustancias polares y no-polares son muy distintas entre sí, en general no se mezclan.

Después continuamos añadiendo unas cuantas gotas de colorante artificial del color que se prefiera. Las pequeñas comenzarán atravesando la tensión superficial del aceite, al lograrlo bajarán hasta la tensión superficial que existe entre el aceite y el agua, allí tardarán un poco más, sin embargo al hacerlo, éstas pequeñas gotas por lo contrario a la reacción que tuvieron en el aceite, ahora se diluirán en el agua, coloreándola del mismo color, esto debido a la menor densidad del agua comparada con la del aceite.

ACEITE.

AGUA.

Luego, cuando todas las pequeñas gotas de agua se hayan diluido en el agua, tomamos una de nuestras pastillas efervescentes y la aventamos dentro de nuestra botella.

Las pastillas efervescentes incluyen bicarbonato de sodio, el cual posee gas de dióxido de carbono

encerrado en su estructura, y un ácido deshidratado (tal como ácido cítrico o tartárico) esta no se

comporta como un ácido hasta que se pone en agua, en cuyo punto el ácido libera el dióxido de

carbono que forma burbujas.

Las burbujas forman una espuma que flota en el agua y también en el aceite, sin embargo el agua

y el aceite son inmiscibles – que no se mezclen juntos por lo que la espuma se mantiene en forma

de lava y flota hacia la superficie, donde las burbujas del recipiente y los sumideros de agua

restantes hacen reincorporarse nuevamente hacia la parte inferior del agua.

Es allí donde observamos nuestra reacción química igual a la de una lámpara de lava.

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Resultados

En la siguiente fotografía se puede observar como las pequeñas burbujas de color suben y se

esparcen por todos

lados, pero al

final éstas bajan. La

reacción duró

aproximadamente un

minuto y medio.

Para la corroboración de éste experimento, se realizó un vídeo en el cuál éste se pone en práctica. https://www.youtube.com/watch?v=W1jdcwxGZe8

También, éste fue añadido a mi blog personal, en dónde también fue añadido éste documento como evidencia.http://cmedinna96.blogspot.mx/

ObservacionesFue interesante ver que las gotas de colorante se tardan más en atravesar el agua que el aceite, esto debido a las sustancias polares y no polares.La reacción química duró aproximadamente 1 minuto y medio y su fuerza fue proporcional al tamaño de la pastilla que introdujimos dentro de nuestra botella. Después de la primera reacción, al terminar volví a introducir una pastilla en repetidas ocasiones para corroborar que el efecto fuese el mismo, y así lo fue, fue aproximadamente a la 5ta ocasión en la que la fuerza de la reacción fue un poco más débil y el color del aceite comenzó a cambiar un poco debido a la cantidad de pastillas efervescentes que habíamos añadido hasta entonces.

ConclusionesEl experimento sobre representar la reacción química de una lámpara de lava es algo muy sencillo y práctico para representar algunos de los estados de la materia, en éste caso fue el líquido. También para explicar lo referente a la tensión superficial, el porqué de ella y sobre por qué se tardó un poco más la gota de pintura en atravesar la tensión superficial entre agua y aceite que la del aceite solo.La química se aplica a todo lo que nosotros conocemos, todo aquello involucra a ésta materia, es esencial el poder saber de una manera aunque sea mínima el poder de la química y sus aplicaciones, al menos desde el aspecto básico y poder comprenderlo y llegar a aplicarlo en nuestro futuro laboral como ingenieros de proceso.

BibliografíaAcuña Estrada Miriam, XXIV CONGRESO DE INVESTIGACIÓN CUAM-ACMor Título: Lámpara de Lava (Densidad de líquidos)http://www.acmor.org.mx/cuamweb/reportescongreso/2014/Primaria/Ciencias%20Naturales/Resumenes/1114.%20Lampara%20de%20lava.pdf

Tutorial http://www.buzzfeed.com/mallorymcinnis/we-ve-got-magic-to-do-just-for-you#.ilmpxxEp7

Quiímica hasta en la sopa, 2012, http://quimicahastaenlasopa.blogspot.mx/2012/06/por-que-el-aceite-con-el-agua-no-se.html