Práctica: ¿qué enlace tiene esta sustancia? Conductividad y solubilidad

Criterios: 1.2, 2.2, 2.3

Objetivo

Contrastar, con dos pruebas sencillas (solubilidad en agua y conductividad eléctrica), una hipótesis sobre el tipo de enlace de seis sólidos, y explicar los resultados con lo que se sabe de iones, moléculas, redes covalentes y metales.

Planteamiento

Antes de tocar ningún material, cada grupo completa la última columna de la tabla con su predicción: qué tipo de enlace cree que tiene cada sustancia y, por tanto, si se disolverá y si conducirá en sólido y en disolución. La predicción se escribe con bolígrafo y no se modifica: al final se compara con lo observado.

La idea que se pone a prueba es que una sustancia conduce la corriente solo si contiene partículas cargadas que puedan moverse: iones libres o electrones deslocalizados.

Normas de seguridad específicas

• Solo baja tensión. El comprobador funciona con una pila de 9 V o de 4,5 V. Nunca se conecta nada a un enchufe ni a una fuente de laboratorio sin supervisión.
• Gafas de seguridad durante toda la práctica. Ninguna sustancia se prueba, aunque sea sal o azúcar: en el laboratorio nada se come ni se bebe.
• No unáis nunca los bornes de la pila directamente, sin el LED y la resistencia (o la bombilla) en el circuito: eso sí es un cortocircuito, que descarga la pila y calienta los cables. Con la resistencia en serie, juntar las pinzas para comprobar el aparato es seguro.
• Medidas breves, de unos segundos: con corriente, el agua salada se electroliza ligeramente (se forman trazas de cloro y de hidrógeno en los electrodos) y los clavos de acero se corroen.
• La arena se manipula con espátula y sin soplar, para no levantar polvo. Al terminar, las disoluciones de sal y de azúcar pueden ir al desagüe con agua abundante; la arena, la parafina y el grafito se recuperan secos para reutilizarlos.
• Lavado de manos al acabar.

Procedimiento

1. Comprobar el aparato. Juntad un momento las dos pinzas: el LED debe encenderse. Separadlas: debe apagarse. Si el LED no luce con las pinzas juntas, dadle la vuelta (tiene polaridad).
2. Sólidos. Tocad cada sólido seco (un cristal grande de sal o un montón compacto, un terrón de azúcar, la parafina, el cobre, el grafito, la arena) con los dos electrodos a la vez, separados unos 5 mm. Anotad si el LED se enciende, no se enciende o se enciende débilmente.
3. Blancos. Llenad un vaso con 50 mL de agua destilada y otro con 50 mL de agua del grifo. Introducid los electrodos sin que se toquen y anotad el resultado.
4. Solubilidad. En seis vasos con 50 mL de agua destilada añadid una punta de espátula de sal, azúcar, parafina rallada, arena y grafito en polvo, y un trozo de hilo de cobre. Agitad un minuto con la varilla y anotad si se disuelve.
5. Conductividad en disolución. Introducid los electrodos, durante unos segundos, en cada vaso de la sal y del azúcar. Entre una medida y otra, lavad los electrodos con agua destilada y secadlos con papel.
6. Comparar. Rellenad la tabla y contrastad cada fila con la predicción del grupo.

Tabla de datos

Cuestiones

1. La sal sólida no conduce y la sal disuelta sí. ¿Qué cambia al disolverla? ¿Qué partículas transportan la carga en el agua salada?
2. El azúcar también se disuelve, pero su disolución no conduce. ¿Por qué disolverse no basta para conducir?
3. El grafito no es un metal y conduce. El diamante, también de carbono, no. Explicad la diferencia.
4. ¿Por qué hay que preparar las disoluciones con agua destilada y no con agua del grifo? ¿Qué demuestra el blanco con agua del grifo?
5. Buscad en PubChem la temperatura de fusión del cloruro de sodio y de la sacarosa. ¿Concuerda la diferencia con el tipo de enlace que habéis propuesto para cada una?
6. ¿Qué predicciones del grupo se confirmaron y cuáles no? Corregid las que fallaron con una frase que explique el porqué. Una hipótesis que falla, si se reconoce, también es un resultado.

Alternativa virtual

Si no hay laboratorio disponible, la parte de las disoluciones puede hacerse con la simulación Azúcar y soluciones salinas de PhET (Universidad de Colorado, en español; se ejecuta en el navegador): incluye un comprobador de conductividad con una bombilla y permite comparar el agua pura, el agua con sal y el agua con azúcar, y ver a escala de partículas qué ocurre al disolver cada sustancia. Las pruebas con sólidos (cobre, grafito, arena) no tienen equivalente en la simulación; el profesorado puede hacerlas como demostración.

Rúbrica