Lampara de lava 

Pregunta de investigación

¿En qué medida afecta el movimiento de vinagre a la cantidad de bicarbonato sódico que se añade a la mezcla de vinagre y aceite?

HIPÓTESIS

H₀ (hipótesis nula):
La cantidad de bicarbonato sódico no afecta al movimiento del vinagre dentro de la mezcla de aceite y vinagre, por lo que el movimiento será similar independientemente de la cantidad añadida.

H₁ (hipótesis alternativa):
La cantidad de bicarbonato sódico sí afecta al movimiento del vinagre, de manera que a mayor cantidad de bicarbonato, mayor será la producción de burbujas de CO₂ y, por lo tanto, mayor será el movimiento del vinagre dentro de la mezcla.

Fundamento teórico

Los materiales principales utilizados en este experimento son aceite de girasol, vinagre, bicarbonato sódico y colorante alimentario.

El aceite y el vinagre no se mezclan debido a que poseen distinta polaridad. El vinagre está compuesto principalmente por agua y ácido acético, sustancias polares, mientras que el aceite es una sustancia no polar. Por esta razón ambos líquidos permanecen separados formando capas diferenciadas.

Además, el vinagre es más denso que el aceite, por lo que se sitúa en la parte inferior del recipiente mientras que el aceite permanece flotando sobre él.

Cuando se añade bicarbonato sódico al recipiente, este atraviesa la capa de aceite hasta llegar al vinagre. En ese momento tiene lugar una reacción química ácido-base:

CH₃COOH + NaHCO₃ → CH₃COONa + H₂O + CO₂

En esta reacción se produce dióxido de carbono gaseoso (CO₂), que aparece en forma de burbujas.

Las burbujas ascienden a través del líquido debido a que son menos densas que los líquidos presentes en el recipiente. Durante su ascenso arrastran pequeñas cantidades del vinagre coloreado, creando el movimiento característico de una lámpara de lava.

Cuando las burbujas alcanzan la superficie, el dióxido de carbono se libera a la atmósfera y el líquido coloreado vuelve a descender por efecto de la gravedad. Este proceso se repite continuamente hasta que los reactivos se consumen.

Este experimento permite observar conceptos importantes de Física y Química como la densidad, la polaridad, las mezclas heterogéneas, las reacciones ácido-base y la producción de gases.

Bibliografía

• Libro de Física y Química de 4.º ESO.

• Etiqueta nutricional y composición del Aceite de Girasol Hacendado.

• Etiqueta de Vinagre Hacendado.

• Etiqueta de Bicarbonato Sódico Carmencita.

• Información sobre reacciones ácido-base y densidad de sustancias.

• Vídeo experimental utilizado como inspiración para la realización de la práctica.

Variables

Variable independiente

Cantidad de bicarbonato sódico añadida a la mezcla.

Variable dependiente

Movimiento y cantidad de burbujas generadas en el recipiente.

Variables controladas

• Cantidad de aceite utilizada: 150 mL.

• Cantidad de vinagre utilizada: 50 mL.

• Cantidad de colorante alimentario: 4 gotas.

• Tipo de recipiente utilizado.

• Temperatura ambiente.

• Marca y tipo de aceite utilizado.

• Marca y tipo de vinagre utilizado.

Materiales

• 150 mL de Aceite de Girasol Hacendado.

• 50 mL de Vinagre Hacendado.

• 10 g de Bicarbonato Sódico Carmencita.

• 4 gotas de colorante alimentario rojo.

• Recipiente de cristal de 250 mL.

• Vaso medidor de plástico graduado.

• Vaso de cartón.

• Balanza para medir la masa del bicarbonato.

Procedimiento

1. Se midieron 150 mL de aceite de girasol utilizando un vaso medidor de plástico.

2. El aceite se vertió en un recipiente de cristal de 250 mL.

3. A continuación se midieron 50 mL de vinagre.

4. El vinagre se colocó en un vaso de cartón.

5. Se añadieron 4 gotas de colorante alimentario rojo.

6. La mezcla se removió suavemente hasta que el colorante quedó distribuido de forma uniforme.

7. Posteriormente se vertió el vinagre coloreado dentro del recipiente que contenía el aceite.

8. Finalmente se añadieron 10 g de bicarbonato sódico.

9. Se observaron y registraron los cambios producidos durante la reacción.