Conceptos clave
Química
Gases
Reacción química
Descomposición térmica
Introducción
El bicarbonato de sodio no sólo es genial para cocinar, sino que también es un producto químico útil para proyectos científicos. Probablemente hayas oído hablar de la reacción del bicarbonato de sodio y el vinagre, y tal vez la hayas utilizado para hacer erupciones de volcanes caseros, lanzar cohetes de botella al aire o detectar ácidos y bases. Sin embargo, hay muchas más reacciones químicas que puedes explorar con la ayuda del bicarbonato de sodio. Una de ellas es la llamada reacción de descomposición, que hace que el bicarbonato pierda peso. Quieres descubrir cómo funciona?
Los productos químicos pueden sufrir muchas reacciones diferentes, como las reacciones de síntesis que crean nuevas sustancias, o las reacciones de combustión, en las que una sustancia suele reaccionar con el oxígeno y genera energía en forma de calor. Otro tipo de reacción es la de descomposición, que es lo contrario de una reacción de síntesis. Cuando una sustancia química se descompone, se descompone para formar dos o más compuestos separados. La mayoría de los compuestos químicos son bastante estables y no se descomponen espontáneamente. Hay que emplear mucha energía para romper sus enlaces químicos. Sin embargo, cuando los productos químicos se exponen a suficiente energía, que puede ser en forma de calor, radiación, electricidad o luz, se descomponen.
Las reacciones de descomposición son la razón por la que algunos productos químicos o medicamentos recetados se almacenan en frascos de vidrio oscuro. A menudo, no se quiere que un producto químico se descomponga, porque su naturaleza química cambiará. El vidrio oscuro reduce la cantidad de luz que llega al producto químico o al medicamento y, por lo tanto, evita la descomposición del producto químico inducida por la luz.
El bicarbonato de sodio, o bicarbonato sódico (NaHCO3), es un producto químico que puede sufrir una reacción de descomposición cuando se calienta. A temperaturas superiores a 176 grados Fahrenheit (80 grados Celsius), el bicarbonato de sodio comienza a descomponerse en tres compuestos, formando carbonato de sodio (Na2CO3), agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2). Esta reacción se produce cada vez que se cocina y se hornea. El gas de dióxido de carbono producido hace que los productos horneados suban. Cuanto más alta sea la temperatura del bicarbonato de sodio, más rápido se descompondrá. Sólo el carbonato de sodio quedará como producto sólido. Tanto el dióxido de carbono como el agua son gaseosos a la temperatura cálida, lo que significa que desaparecerán en el aire circundante. En realidad puedes medir esta pérdida: ¡consigue un poco de bicarbonato de sodio y descubre cómo en esta actividad!
Materiales
- Dos platos aptos para el horno
- Cuchara
- Bicarbonato de sodio
- Escala digital (preferiblemente con incrementos de 0.1-gram increments)
- Oven
- Oven mitts
- Adult helper
- Heat-safe surface
- Timer
- Paper and pen or pencil
Preparation
- Preheat your kitchen oven to 200 degrees F (about 93 degrees C).
- Switch on the scale and zero it.
- Put the first plate onto the scale. Anota su masa exacta.
- Then zero the scale again and add 15 grams of baking soda with a spoon.
- Add the mass of the empty plate to the mass of the baking soda to calculate their combined weight. Write down your result on a sheet of paper.
- Repeat these steps with the second plate. Make sure to remember which plate is which. You can label them if you like.
Procedure
- Once the oven reaches its target temperature (200 degrees F), have your adult helper place the first plate with baking soda in the oven. Anota cuál era.
- Pon el temporizador a 15 minutos y deja el plato en el horno hasta que el temporizador se apague. Qué crees que le pasará al bicarbonato en el horno?
- Pide a tu ayudante adulto que saque con cuidado el plato con el bicarbonato del horno. ¡Asegúrate de llevar guantes de cocina! Qué aspecto tiene el bicarbonato de sodio? Ha cambiado su aspecto mientras se calentaba?
- Coloca el plato en la superficie segura para el calor de tu espacio de trabajo y deja que se enfríe de cinco a 10 minutos.
- Pon tu horno a 400 grados F (unos 204 grados C).
- Enciende tu balanza de nuevo, ponla a cero y coloca el plato enfriado con el bicarbonato de sodio en la balanza. Anota su masa exacta. ¿Cómo se compara la masa con la masa antes de poner el plato con bicarbonato de sodio en el horno? ¿Se ha vuelto más pesado, más ligero o se ha mantenido igual?
- Cuando el horno alcance su nueva temperatura objetivo, haz que tu ayudante adulto coloque el segundo plato con el bicarbonato de sodio dentro.
- De nuevo, pon el temporizador a 15 minutos y deja el bicarbonato de sodio en el horno todo el tiempo. Crees que obtendrás un resultado diferente a 400 grados F? Qué pasará con el bicarbonato esta vez?
- Después de 15 minutos haz que tu ayudante adulto utilice guantes de cocina para sacar con cuidado el plato con el bicarbonato del horno. Cómo se ve el bicarbonato esta vez? Ha cambiado de color o sigue teniendo el mismo aspecto?
- Apártalo y deja que el plato se enfríe durante cinco o diez minutos.
- Enciende de nuevo la balanza, ponla a cero y coloca el segundo plato enfriado en la balanza. Write down its exact mass. Cómo cambia la masa del bicarbonato de sodio (más el plato) mientras se calienta a 400 grados F durante 15 minutos?
- Calcule la diferencia de masa del bicarbonato de sodio antes y después del calentamiento a 200 grados y 400 grados F. Reste la masa del plato y del bicarbonato de sodio después del calentamiento de la masa del plato y del bicarbonato de sodio antes del calentamiento. ¿Cuánta masa se ha perdido o ganado durante el proceso de calentamiento? Hubo alguna diferencia entre ambas temperaturas?
- También puedes expresar el cambio en la masa del bicarbonato calculando su pérdida de peso como un porcentaje (la diferencia de la masa del bicarbonato antes y después del calentamiento, multiplicada por 100 y luego dividida por la masa inicial del bicarbonato). ¿Qué porcentaje de masa perdió o ganó el bicarbonato durante el proceso de calentamiento a ambas temperaturas? ¿Fue el mismo? Si no es así, ¿puedes explicar la diferencia?
- Extra: Puedes probar cómo cambia la masa del bicarbonato a otras temperaturas. Repite la misma prueba pero pon tu horno a diferentes temperaturas (como 250, 300 o 350 grados F). Crees que tus resultados serán diferentes para cada temperatura o los mismos? ¿Por qué?
- Extra: ¿Puedes encontrar otras sustancias en tu cocina que puedan descomponerse? Averigua a qué temperaturas se descomponen estos compuestos y, si es posible (e inofensivo), ¡pruébalo tú mismo!
Observaciones y resultados
¿Has visto que tu bicarbonato pierde peso? Deberías haberlo hecho-por lo menos para la temperatura más alta a 400 grados F. Para la temperatura más baja, tu masa de bicarbonato de sodio después del calentamiento era probablemente la misma (o casi la misma) que antes de ponerlo en el horno. El bicarbonato de sodio comienza a descomponerse a temperaturas de alrededor de 176 grados F. A estas temperaturas, sin embargo, la descomposición será relativamente lenta. Quince minutos en el horno a 200 grados F no es tiempo suficiente para descomponer significativamente el bicarbonato de sodio.
Cuando se aumenta la temperatura a 400 grados F la reacción de descomposición ocurrirá mucho más rápido. Quince minutos son suficientes para descomponer el bicarbonato de sodio en carbonato de sodio, agua y dióxido de carbono. Los productos gaseosos (agua y dióxido de carbono) se escaparán al aire, por lo que su producto resultante debería ser significativamente más ligero que el que puso en el horno.
El aspecto del bicarbonato de sodio no cambiará a ninguna de las dos temperaturas. Aunque durante la reacción de descomposición se obtiene un nuevo producto -carbonato de sodio- a partir del bicarbonato de sodio, éste seguirá teniendo el mismo aspecto. Ambas sustancias son un polvo blanco.
Limpieza
Asegúrate de apagar el horno. Deja que ambas placas se enfríen a temperatura ambiente. Luego puedes desechar el bicarbonato usado en la basura. Lávate las manos con agua tibia y jabón, y limpia tu área de trabajo.
Más para explorar
Descomposición térmica, de BBC Bitesize
Chemistry for Kids, Chemical Reactions, de Ducksters Education Site
Equation for the Decomposition of Sodium Bicarbonate, or Baking Soda, de ThoughtCo.
Esta actividad se realiza en colaboración con Science Buddies
