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Manual practico para jovenes cientifico
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Manual practico para jovenes cientifico

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  • 1. Manual Practico Para jóvenes CIENTÍFICOS… MIS PRIMEROS EXPERIMENTOS Prof. Felix. E. Diaz (Maestro Sri- Deva Fénix)Director de la T.I.A.C. (Talleres de Investigaciones Alternativas de laCiudadela del Fénix)
  • 2. Acción blanqueadora de la lejía En casa la lejía se utiliza para limpiar. En realidad es una disolución quecontiene hipoclorito de sodio capaz de oxidar a las sustancias que formanlas tintas de los bolígrafos y rotuladores. A ésa propiedad se le llama"poder blanqueador de la lejía", y es la explicación del por qué "limpia" lamayoría de las manchas de tinta.En esta actividad vamos a investigar el poder blanqueador de la lejía. Paraello se van a usar diferentes tintas de rotulador y de bolígrafo y vamos a verlos cambios producidos por acción de la lejía.Información previa:Las lejías contienen una disolución de la sustancia hipoclorito de sodio,NaClO. Esta disolución actúa sobre algunos colorantes haciendo quecambien de color y, en algunos casos los decolora completamente.Se dice que el hipoclorito de sodio ejerce una acción oxidante sobre latinta. Ésta a su vez, ejerce una acción reductora sobre el hipoclorito desodio.Material: • Lejía comercial (disolución de hipoclorito de sodio), unos 10 cm3 en un vaso de precipitados. PRECAUCIÓN: evitar el contacto con la piel. • Pincel pequeño • Diversos rotuladores y bolígrafos de distintos colores y marcas¿Qué debes hacer? 1. En un papel blanco, a la izquierda, escribe en columna y con separaciones de dos centímetros, una palabra con rotuladores y bolígrafos de diferente color. A la derecha del papel, y también en columna escribe, en el mismo orden y con los mismos rotuladores y bolígrafos, la marca y el color de cada uno. 2. Moja el pincel en la lejía y pinta por encima, cada una de las palabras de la columna de la izquierda. No pintes las de la columna de la derecha, pues te servirán de referencia.
  • 3. 3. Observa los cambios en las tintas y el tiempo que tarda en producirse. Acelerador magnético (rifle de Gauss)El acelerador magnético lineal, conocido también con el nombre de rifle deGauss, es un sencillo dispositivo que permite lanzar una bola de acero agran velocidad.Se puede construir en casa si disponemos de imanes potentes y canicas deacero, elementos que se pueden conseguir en tiendas especializadas o queson la base de algunos juegos de construcción, como por ejemplo elllamado “geomax”. Éste último juego contiene varios imanes de boro-neodimio, en forma de pequeñas barras, y bolas de acero que se utilizanpara realizar diferentes estructuras fáciles de montar.Material necesario • 4 imanes de boro-neodimio. Nosotros lo vamos a construir con las barras de imán y las bolas del geomax (ver figura) • 9 bolas de acero. • Una regla de madera o plástico de 50 cm de longitud.Cinta adhesiva. ;¿Qué vamos a hacer?Sobre una regla de madera,plástico o simplemente un listónde madera se colocan los cuatroimanes alternando sus polos. Espreferible que la regla tenga unasurco en su centro, aunque noes necesario. La distancia entrelos imanes es la equivalente a 4veces el diámetro de las bolasde acero que vayamos a utilizar.
  • 4. Sujetamos los imanes fuertemente a la regla con cinta adhesiva, procurandoque el eje del imán esté a la misma altura que el centro de las bolas, paraello pondremos debajo de éstos un trozo de cartón, un trozo de madera o unpapel doblado.Todo el conjunto debe quedar perfectamente alineado.En la foto se muestra el dispositivo con todos los elementos alineados. Allanzar la 1º bola conseguimos que la última salga disparada a mayorvelocidad¿Cómo dispara el rifle?Colocaremos ocho de las bolas distribuidas por parejas detrás de cada unode los imanes, tal como muestra la foto.La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena: cuandoésta se acerca al primer imán transfiere su energía y la tercera bola saledisparada hasta llegar al segundo imán, después saldrá la quinta, la séptimay por último la novena bola que es lanzada con una energía cinéticabastante más alta que la que tenía la primera bolaPara volver a disparar se colocan otra vez las bolas en la posición inicial.¿En qué se basa este dispositivo?El punto de partida consiste en lanzar una bola sobre un primer imán. En lacolisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar al juego delbillar, la segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente.Se van produciendo pequeños incrementos de energía, debido a que la bolaque sale despedida está siempre más cerca del segundo imán que delprimero y se van acumulando según se va pasando por una sucesión decampos magnéticos. Podemos decir que aumenta la energía cinética, encada choque, a costa de la energía potencial.
  • 5. ¿Cómo construir una pila eléctrica en casa?Una pila es un dispositivo que permite obtener una corriente eléctrica apartir de una reacción química. En esta experiencia te vamos a enseñar aconstruir una pila casera que, además, funciona.Material que vas a necesitar: • Un vaso • Una botella de vinagre • Un trozo de tubería de cobre (de las que se usan para las conducciones de agua) • Un sacapuntas o afilalápices metálico • Cables eléctricos • Un aparato que vamos a hacer funcionar con la pila. Se obtienen buenos resultados con los dispositivos musicales que llevan algunas tarjetas de felicitación. También puede servir un reloj despertador de los que funcionan con pilas.¿Cómo construir la pila?Toda pila consta de dos electrodos (generalmente dos metales) y unelectrolito (una sustancia que conduce la corriente eléctrica). En este casovamos a utilizar como electrodos los metales cobre y magnesio. Enconcreto, vamos a utilizar una tubería de cobre y un sacapuntas, cuyocuerpo metálico contiene magnesio. Como electrolito vamos a utilizarvinagre.Construir la pila es muy sencillo sólo tienes que introducir los electrodos enel interior del vinagre contenido en un vaso y unir un cable a cada uno de
  • 6. ellos (tal como muestra la figura).Debes tener cuidado de que la tubería de cobre se encuentre bien limpia.Para limpiarla puedes frotarla con un papel de lija.¿Cómo hacer que funcione?Para hacerla funcionar sólo tienes que unir los dos cables que salen de loselectrodos a un aparato que funcione con pilas. El problema es que esta pilaproporciona una intensidad de corriente muy baja, debido a que tiene unaalta resistencia interna, por ello no siempre vas a conseguir que funcione.Tienes que elegir el dispositivo adecuado: un aparato que requiera unapotencia muy pequeña. Por ejemplo: • Un dispositivo de los que tocan una canción en los juguetes para bebés o de los que llevan incorporado algunas tarjetas de felicitación (musicales) • Un reloj a pilas (sirve un despertador)Sólo tienes que unir los cables de la pila a los dos polos del portapilas delaparato. Pero no olvides que hay que buscar cuál es la polaridad correcta,sino puede que el aparato no funcione.NOTA: Mientras no se utilice, hay que tener el sacapuntas fuera delvinagre para evitar que reaccionen. Observarás que cuando entran encontacto, el magnesio del sacapuntas reacciona con el ácido del vinagrey se desprenden numerosas burbujas. Se trata de gas hidrógeno.Sigue experimentandoPuedes intentar hacer funcionar otros aparatos con esta pila. Probablementelo consigas con un pequeño motor eléctrico.
  • 7. También puedes intentar construir otras pilas utilizando otros metales yotros electrolitos. El problema que vas a encontrar es que la intensidad queobtienes es muy baja y te va a resultar difícil hacer funcionar los aparatos.Pero, si tienes un polímetro (aparato para medir intensidades y diferenciasde potencial eléctricas) a mano podrás detectar la corriente obtenida. Cómo desviar un chorro de agua sin tocarloEn esta experiencia vamos a ver cómo es posible desviar un chorro de aguasin llegar a tocarlo. Para ello nos vamos a ayudar de las propiedadeseléctricas de la materia.¿Qué necesitamos? • Grifo con agua. • Un objeto que pueda cargarse eléctricamente con facilidad: peine, tubo de plástico, varilla de vidrio, un vaso, un globo, etc • Paño de lana o medias de lycra.¿Cómo lo hacemos?Lo primero que necesitamosconseguir es un chorro de agua fino yregular. Para ello hay que abrir ocerrar un grifo lentamente hasta que elchorro tenga las características quebuscamosTambién tenemos que cargar unobjeto eléctricamente (electricidadestática). Para ello basta con frotar,con energía, el objeto con un paño delana.Acerca con cuidado el objeto alchorro de agua. Pero, sin llegar atocarlo.Observa cómo se desvía. Sigue experimentandoPuedes probar a electrizar otros cuerpos como láminas de plástico, pelotade playa, peines, etc. y acercarlos al chorro de agua. Recuerda que lasprendas de lana, lycra o nylon consiguen electrizar los cuerpos fácilmente.¿Por qué ocurre esto?En toda la materia existen cargas eléctricas, sin embargo, en la mayoría delos casos, no observamos sus efectos porque la materia es neutra: el númerodescargas positivas es igual al de cargas negativas, de forma que secompensan.
  • 8. Cuando frotamos un objeto de plástico (también pasa para otros materiales)con un paño de lana, uno de los dos cuerpos pierde electrones y el otro losgana, de forma que quedan cargados uno positivamente yel otronegativamente.Las moléculas de agua son neutras, tienen el mismo número de cargaspositivas que negativas. Sin embargo, tienen una peculiaridad las cargas noestán distribuidas uniformemente dentro de la molécula. De esta forma nosencontramos con que las moléculas de agua son asimétricas, desde el puntode vista de la carga, y tienen un extremo positivo y otro negativo. Esto haceque en un campo eléctrico tiendan a orientarse. Así, cuando acercamos elobjeto cargado al chorro de agua, las moléculas se orientan y el objeto atraeal extremo de la molécula que tiene signo contrario. El resultado es que elchorro se desvanece. Como fabricar un extintor casero Para ello necesitas los siguientes materiales: Bicarbonato Tapón de corcho de una botella de vino Pajita para beber Servilletas de papel Botella de agua pequeña (seca) Vinagre Un hilo de los que se utilizan para coser Una barrena o un berbiquí Cómo fabricar el extintor Cogemos una servilleta de papel y la abrimos del todo, de forma que quede cuadrada. Echamos en ella 4 cucharaditas de bicarbonato (en el centro) y la cerramos por los extremos, en forma de bolsita, enrrollándola con un hilo (tiene que quedar bien sujeto).
  • 9. Después cogemos la botella y echamos en ella 5 cucharadas de vinagre.Acontinuación cogemos un corcho y le hacemos un agujero con un berbiquí,traspasando todo el corcho, para que pueda entrar la pajita. Si no se tieneun corcho, se puede utilizar el tapón de plástico de la botella tapando loshuecos con plastilina.Después cogemos la bolsita de bicarbonato y lametemos en la botellade forma que cuelgue(con una parte del hilofuera) y no toque con elvinagre; metemos lapajita en el corcho ycon esta tapamos labotella.Por ultimo, parasaber si el experimentofunciona, encendemosuna vela.Tapamos con el dedo lapajita sujetando labotella al mismotiempo, mezclamos elbicarbonato con elvinagre y agitamos, sindestapar la pajita.Quitamos el dedo y proyectamos el gas que sale de la botella sobre la velaque se apaga.NOTA: recuerda que se trata de un extintor casero y sólo sirve paraapagar una vela Y me convertí en bomberoUn extintor es un artilugio cuya función es apagar el fuego. En estaactividad vamos a construir uno empleando una sustancia tan cotidianacomo el hidrógenotrioxocarbonato (IV) de sodio, vulgarmente conocidocomo bicarbonato sódico. Éste, ha sido ampliamente empleado comoantiácido casero en lugar de las sales de frutas, almax, etc.Los antiguos extintores constaban de dos recintos independientes que, conun movimiento brusco o invirtiéndolos, ponían en contacto las sustanciasque albergaban. Estas, al mezclarse, provocan una reacción química que
  • 10. desprende dióxido de carbono que se libera en forma de spray y apaga elfuego.¿Qué nos hace falta?Botella de plástico pequeña o un bidón de ciclista.Vinagre (disolución de ácido acético).Bicarbonato sódico.Pañuelos de papel.¿Qué vamos a hacer?Una pequeña botella de agua que posee un agujero en el tapón, o en unbidón de ciclista, se llena hasta, aproximadamente, una sexta parte de suvolumen con vinagre.En el interior de un "saquito" fabricado con un trozo de un pañuelo depapel, se coloca una cucharadita de bicarbonato sódico (5g) que seintroduce rápidamente en la botella. La presencia del papel retrasa elcontacto entre los dos reactivos lo suficiente como para poder cerrar labotella sin que comience la reacción.Se tapona el agujero durante unos segundos para que el gas generado(dióxido de carbono) salga a presión, extinguiendo el fuego.Bicarbonato sódico + Vinagre ----> Acetato de sodio + Dióxido decarbono + AguaLos actuales extintores utilizan sustancias a presión y no bicarbonato yvinagre; ya que elevadasconcentraciones de dicho gas en unlugar cerrado son peligrosas para el serhumano (muerte por asfixia).Completa tu experimentoSi además se desea se puede construiruna carcasa semejante a la de losextintores reales. Para ello se toma unabotella grande de un refrescocualquiera, a la que se le quita el fondo.Su misión es sólo de adorno.Ahora cogemos una botella máspequeña, que es en la que va a tenerlugar la reacción química. Por la parteinterna de la botella grande (carcasa) sepega el tapón agujereado de la botellapequeña. Se introduce un pequeño tubo de cristal por el agujero del tapón y
  • 11. en el otro extremo se pone una goma, para que la salida de gas seadirigible. Además, la goma se cierra con una pinza de modo que el recintodonde va a tener lugar la reacción sea hermético. También se puede utilizaruna llave de fontanero (como la que se ve en la foto) en lugar del tubo decristal, goma y pinza.Al final, se forra la carcasa con cartulina o con pasta de papel (mezcla depapel de cocina y cola blanca) y se pinta de color rojo y negro.Para que el extintor funcione sólo hay que rellenar la botella pequeña convinagre y una carga de bicarbonato y enroscarla rápidamente en el interiorde la carcasa.Ahora nuestro extintor es "recargable" (sólo hay que desenroscar la botellapequeña y volver a rellenarla) y está listo para apagar el fuego; lo queindudablemente te convierte en bombero. Volcán en erupciónUn volcán es una fisura en la corteza terrestre que está en contacto con unazona magmática y que bajo ciertas condiciones permite la salida dematerias fluidas o sólidas a alta temperatura (lava). Existen dos tipos delava; una más fluida y por lo tanto más destructiva y otra más viscosa deavance más lento. Por todos son conocidos los efectos devastadores de unaerupción volcánica; pero también es un espectáculo majestuoso yfrancamente atrayente.¿Qué nos hace falta? Botella de plástico de 33mL. Vinagre. Bicarbonato de sodio. Pimentón u Onoto en polvo. Harina. Agua.¿Qué vamos a hacer?Se llena la botella con aguahasta aproximadamente untercio de su volumen y sobreésta se adiciona vinagre hastacompletar algo más de los dostercios de dicha botella. Sobreesta disolución se echa una cucharada del onoto o pimentón que dará el
  • 12. color rojo a la "lava". Ahora se coloca la botella en el interior del volcán;de tal modo que al tener lugar la reacción química la "lava" generadaascienda por el cuello de la botella y resbale por las paredes del volcán.Para que se produzca dicha reacción se añade por la boca del volcán un parde cucharadas de bicarbonato de sodio. Al entrar en contacto este sólidocon el ácido acético contenido en el vinagre tiene lugar el siguiente procesodonde se genera dióxido de carbono (gas) que "empuja" la lava hacia elexterior:Vinagre + Bicarbonato sódico ----> Dióxido de carbono + Agua + Acetatode sodioCompleta tu experimentoSi se añade harina a la botella que contiene el vinagre se conseguirá que lalava tenga un aspecto más espumoso, siendo más espesa.Se pueden construir volcanes muy diferentes empleando pasta de papel queuna vez seca se recubrirá con una pintura plástica capaz de soportar la"lava" que no es más que una disolución acuosa. Además se usará comoboca del volcán el tapón de la botella perforado; ya que así se consigue queel cierre del lugar donde va a tener la reacción (botella) sea hermético y quela "lava" tenga un único camino de avance. Iluminación prehistóricaA lo largo de la historia el hombre ha encontrado muchos retos que hatenido que superar con grandes dosis de ingenio. Uno de ellos ha sido cómoiluminarse en la oscuridad. El problema encontró su primera solución conel descubrimiento del fuego. Pero, desde las primeras hogueras hasta lasmodernas lámparas halógenas o fluorescentes, han sido muchos losdispositivos ingeniosos que se han utilizado para proporcionar luz frente alas tinieblas. Uno de ellos es la lámpara de tuétano que utilizaban loshombres prehistóricos.En esta experiencia vas a aprender a construir una lámpara prehistórica, undispositivo muy sencillo, aprovechando el tuétano del hueso de un animal.Material que vas a necesitar:Un hueso de cañaUna tira de tela de algodón¿Qué vamos a hacer?
  • 13. El dispositivo es muy sencillo. El propio hueso es el recipiente quecontiene la "vela" y el tuétano que está en el interior del hueso es elcombustible. Tan sólo nos falta una mecha.La mecha la puedes fabricar con un trocito de tela de algodón o una cuerdade algodón. También te puede servir un palito de fósforo de cartón a la quese le ha quitado la cabeza.Hunde la mecha en el tuétano, dejando que asome aproximadamente 1centímetro. Sólo tienes que acercar una cerilla a la mecha y esperar un pocopara que empiece a fundir la grasa. En seguida verás que prende ycomienza a funcionar.PRECAUCIÓN: Está experiencia debe realizarse siempre en presencia deun adulto¿Por qué ocurre esto?La grasa del tuétano es el combustible. Con el calor funde y sube por lamecha por efecto de la capilaridad. Parte de la grasa que sube se transformaen gas que es el que arde en el extremo de la mecha. Huellas dactilares¿Qué necesitamos?Una hoja de papelUna hoja de plástico fuerte (por ejemplo, de un forro de un libro o de lasque se usan para encuadernar)Polvos de talcoUn lapiceroPreparación del reveladorUno de los métodos más utilizados para revelar huellas dactilares esespolvorear la superficie en que se encuentra la huella con carbón activomuy finamente pulverizado. En casa no solemos tener carbón activo, peropodemos llegar a conseguir una sustancia que lo sustituya: vamos a trabajarcon polvo de grafito. Lo más importante es que quede dividido muyfinamente.Para prepararlo vamos a frotar con la mina de un lápiz sobre una superficiemetálica lisa. Por ejemplo, sobre la cara interna de unas tijeras. Frota hastaconseguir una pequeña cantidad de polvo negro.¿Cómo lo hacemos?En primer lugar necesitamos tener alguna huella que revelar. Paraconseguirlas úntate crema de manos en los dedos y después imprime tuhuella sobre un papel o sobre una superficie de plástico.
  • 14. Para revelarlas, si la superficie es clara o transparente espolvorea el polvode grafito negro por encima. Si la superficie es oscura, espolvorea unospocos polvos de talco.Vuelca los polvos sobrantes con cuidado y golpea con los dedos, consuavidad. el papel o el plástico para que la vibración haga caer el polvosobrante.Observa la huella que ha quedado marcada. Puedes utilizar una lupa paraverla con más detalle. Puedes, también, probar a buscar huellas en otrassuperficies. ¿Cómo funciona una jaula de Faraday?Una jaula de Faraday es una pantalla eléctrica, una superficie conductoraque rodea un espacio hueco impidiendo las perturbaciones producidas porcampos eléctricos externos. En esta experiencia vamos a ver de una formamuy sencilla el efecto de una jaula de Faraday.Material que vas a necesitar:Un receptor de radio a pilasUna hoja de papel de aluminio (el que se utiliza para envolver losalimentos)Una hoja de papel de periódico¿Cómo realizamos el experimento?Con el receptor de radio vas a sintonizar una emisora que se oiga bien ypotente. Envuelve el receptor en el papel de periódico y observa lo queocurre. Verás que la radio sigue oyéndose normalmente.Vuelve a realizar el experimento, pero ahora con el papel de aluminio.¿Qué ocurre? Observa que en cuanto queda cubierta con el papel dealuminio el aparato de radio deja de sonar.El papel de aluminio que envuelve al aparto de radio forma una jaula deFaraday que impide que capte los campos electromagnéticos quetransportan la señal.¿Por qué ocurre esto?Por ahora vamos a dejar esta pregunta abierta para que la contestennuestros lectores. En el próximo número publicaremos las mejoresrespuestas en nuestra sección
  • 15. Construye un imánEn esta experiencia vamos a ver cómo podemos construir un imánaprovechándonos del campo magnético terrestre..El hierro es un material ferromagnético y, según algunas teorías, estáconstituido por un conjunto de dominios magnéticos (pequeños cristales dehierro) que se encuentran ordenados al azar. Si conseguimos que esosdominios se orienten todos en la misma dirección, el objeto de hierro sehabrá magnetizado. Es lo que ocurre cuando juntamos un clavo con unimán. Al separarlos el clavo ha quedado magnetizado y se comportatambién como un imán.Material necesarioUna barra de hierroUn martilloUna brújula¿Que vamos a hacer?Tenemos que coger la barra con una mano y dar un golpe seco con elmartillo. De esta forma se imantará la barra, aunque de forma débil.Pero, para conseguir que los dominios magnéticos queden alineados,resulta fundamental que la barra esté orientada, lo más paralela posible, conlas líneas del campo magnético terrestre. Para ello nos vamos a ayudar dela brújula. Así, la barra tiene que estar orientada en la dirección Norte-Sur einclinada hacia el suelo (como se muestra en la figura).La inclinación de la barra dependerá de la latitud en que nos encontremos.En el hemisferio Norte deberá estar más bajo el extremo más al Norte. Enel hemisferio Sur, al revés. El ángulo de inclinación dependerá de esalatitud. A la altura de el Ecuador deberá ser 0º (barra horizontal).
  • 16. Cuánto más hacia el polo nos encontremos, más inclinada deberá estar labarra. En España, aproximadamente, una buena inclinación pueden serunos 30º.Cómo reconocer la imantaciónPuedes utilizar limaduras de hierro o recortes de un estropajo de acero, talcomo se muestra en la experiencia:Lo primero que tienes que hacer es comprobar que la barra que utilizas noestá imantada antes del experimento (no atrae a las limaduras de hierro. Alfinal tienes que comprobar que efectivamente la barra ha quedado imantaday atrae a las limaduras.Dificultades que vas a encontrarLa principal dificultad que vas a encontrar es conseguir una barra de hierroo un clavo grande que no esté imantado. la mayoría de los objetos de hierrocon los que te vas a encontrar están ya imantados, fundamentalmenteporque se han utilizado imanes muy potentes para trasladarlos en la fábricao en los almacenes. Imanes que levitanEn esta experiencia vamos a ver cómo los imanes pueden levitar unos sobreotros debido a la repulsión que ejercen entre sí dos polos magnéticos delmismo signo.Material necesarioImanes anulares. Se pueden obtener de los auriculares que se utilizanpara los aparatos de música (walkman, radios, etc), una vez que se hanestropeado.Un Pitillo para refrescosUna bolita de plastilina¿Que vamos a hacer?Sujeta la pitillo con la bola de plastilina de forma que quede vertical.Ensarta un imán través de la pitillo. Añade más imanes procurando que seenfrenten siempre polos opuestos. Observa cómo los imanes levitan unossobre otros.Sigue experimentando
  • 17. Si tienes suficientes imanes, puedes probar a juntar varios en grupos que serepelan entre sí. Potencia de un imánAlgunas sustancias como la magnetita presentan la propiedad de atraer apequeños trozos de hierro, propiedad que se denomina magnetismo. Hayotras sustancias como el hierro, el cobalto y el níquel que pueden adquirirmagnetismo con un tratamiento adecuado.Los imanes que se utilizan en la actualidad estánfabricados con aleaciones de diferentes metales(Aluminio-níquel-cobalto, boro-neodimio,samario-cobalto, óxidos férricos, etc.). Lospodemos encontrar de diferentes formas ytamaños según su potencia y utilidad.En casa podemos encontrar imanes en adornos delos que se pegan en la nevera, en algunosjuguetes, en auriculares, altavoces, etc.Un imán atrae a los trozos de hierro sin que hayacontacto directo con ellos, la fuerza magnética se manifiesta a distancia, yes lo que vamos a estudiar en este experimento.
  • 18. ¿Qué nos hace falta?ImanesClipsFolios¿Qué vamos a hacer?Vamos a comparar la potencia de losdiferentes imanes, para ello iremos acercandoclips y contaremos cuántos es capaz de sujetarcada uno de ellos.Para estudiar hasta qué distancia actúa unimán iremos intercalando papeles entre elimán y un clip hasta que no sea capaz desujetarlo. DiamagnetismoNormalmente denominamos "magnéticas" a un grupo reducido desustancias que son atraídas por un imán y pueden llegar a formar, ellasmismas, imanes. Desde el punto de vista científico estas sustancias recibenel nombre de ferromagnéticas y son fundamentalmente los metales hierro,cobalto y níquel. Sin embargo, de una u otra forma, toda la materia tienepropiedades magnéticas.En 1847 Michael Faraday descubrió que una muestra de bismuto erarepelida por un imán potente, a este comportamiento le denominódiamagnetismo. Se trata de un efecto muy débil, difícil de medir, quepresentan algunas sustancias tan comunes como, por ejemplo, el agua. Algunos ejemplos de sustancias diamagnéticas Bismuto Dióxido de carbono Cobre Agua Diamante Plomo Oro Hidrógeno Mercurio Benceno Plata Naftaleno Sodio
  • 19. Una forma sencilla de explicar el diamagnetismo es decir que se trata deuna propiedad de la materia resultado de aplicar la ley de Lenz a escalaatómica. Según la teoría electromagnética, siempre que varía el flujomagnético se genera una corriente inducida y según la ley de Lenz "elsentido de las corrientes inducidas es tal que con sus accioneselectromagnéticas tienden a oponerse a la causa que las produce".Todos los átomos contienen electrones que se mueven libremente y cuandose aplica un campo magnético exterior se induce un corriente superpuestacuyo efecto magnético es opuesto al campo aplicado.Otra forma de explicar el diamagnetismo es a partir de la configuraciónelectrónica de los átomos o de los sistemas moleculares. De esta forma, elcomportamiento diamagnético lo presentan sistemas moleculares quecontengan todos sus electrones apareados y los sistemas atómicos o iónicosque contengan orbitales completamente llenos. Es decir los espines de loselectrones del último nivel se encontrarán apareados. El diamagnetismo sepresenta en todos los sistemas aromáticos (por ejemplo, el benceno y susderivados) en los que aparece un anillo de 4n + 2 electrones B conjugados.Diamagnetismo y paramagnetismoLos materiales no ferromagnéticos, no son sólo diamagnéticos, sino quetambién pueden ser paramagnéticos. Mientras los diamagnéticos sonrechazados por un campo magnético externo, los paramagnéticos seorientan con él.Cuando en un átomo, o en una molécula, aparecen electrones en un mismonivel con espines paralelos (por ejemplo,88), sus campos magnéticos sereforzarán mutuamente y estaremos ante una sustancia paramagnética (es elcaso de: Al, O2, FeCl3). . Al contrario, si los espines son antiparalelos (porejemplo, 89) los efectos magnéticos se cancelan y los átomos sondiamgnéticos (por ejemplo, Bi, Hg o C6H6).De esta forma los átomos con un número impar de electrones seránparamagnéticos, mientras que los átomos con un número par de electronespodrán ser paramagnéticos o diamagnéticos según sea su configuraciónelectrónica. Lo mismo ocurre con las moléculas. Sustancias diamagnéticas
  • 20. En esta experiencia vamos a ver cómo podemos observar el fenómeno deldiamagnetismo. Las sustancias diamagnéticas tienen unas característicasmuy interesantes: son rechazadas por uncampo magnético. Es el caso de sustanciascomo el agua, el oro, la naftalina, etc.El problema que se nos plantea es que losefectos diamagnéticos son muy débiles y, portanto, debemos buscar un dispositivo losuficientemente sensible que nos ayude adetectarlos.Material necesarioUn imán potente (pueden servir algunos de los que llevan los altavoces delas radios o los que van en la punta de las flechas de los juegos de "dardosmagnéticos")Pajitas de las utilizadas para beber refrescosHilo y plastilinaSustancias diamagnéticas: uvas,pastillas ambientadoras (p-diclorobenceno)¿Qué vamos a hacer?Como hemos dicho, el fenómeno esmuy débil y, por tanto, vamos anecesitar un dispositivo muy sensible. Lo vamos a conseguir fabricandouna especie de balanza de torsión con una pajita colgando de un hilo (talcomo puede verse en la figura). La plastilina la vamos a utilizar paraayudar a equilibrar el sistema y evitar que se desplace el hilo.En primer lugar vamos a clavardos uvas en los extremos de lapajita. Las uvas son una fruta congran contenido de agua (sustanciadiamagnética) por lo que el efectoserá fácil de observar.Comprueba que al acercar lentamente un imán a una de la uvas, el sistemagira alrededor del hilo, rechazado por el imán.ATENCIÓN: Si te cuesta observar el fenómeno, seguramente será debido aque el imán no es lo suficientemente potente. Intenta conseguir otro.Repite ahora el experimento con dos pastillas de naftalina o de para-diclorobenceno; son sustancias con carácter "aromático" y, por tanto,diamagnéticas. Esta sustancia se utiliza como sustituto de la naftalina, para
  • 21. conservar la ropa, o en pastillas ambientadoras del hogar (se puedenconseguir fácilmente en supermercados y droguerías). El aluminio y los imanesEl aluminio es un material (un metal) que todos conocemos y sabemos queno es atraído por los imanes. Para comprobarlo nos basta con acercar unimán a cualquier objeto de aluminio de los que hay en las casas: ventanasmetálicas, recipientes de cocina, papel de aluminio (del que se utiliza paraenvolver los alimentos, adornos, etc). Sin embargo, podemos conseguir queun imán ejerza una acción sobre el aluminio y vamos a comprobarlo con unsencillo experimento.¿Qué necesitamos?Un pequeño recipiente de aluminio de los que se utilizan para hornearpostres o para hacer flanes. Sino lo tienes a mano, puedesfabricarte uno con papel dealuminio tomando como moldela parte de abajo de un vaso.un imánun hilo fino¿Cómo lo hacemos?Vamos a colocar el recipiente flotando en un plato con agua. El objetivo esdisminuir el rozamiento y que el recipiente se pueda mover más o menoslibremente.Después vamos a colgar el imán de unhilo y lo vamos a hacer girar, sobre simismo, lo más deprisa posible (bastacon retorcer el hilo).Al colocar el imán girando en elinterior del recipiente veremos comoreacciona éste. El recipiente comienzatambién a girar. Cuando el imáncambia el sentido de giro, tambiéncambia el sentido del recipiente.Atención. Hay que tener muchocuidado para que el imán no roce conel recipiente. Si se tocan, el giro será debido a los golpes que recibe.
  • 22. Algunas sugerencias:Cuanto más potente sea el imán mejor saldrá el experimento. Además, siesgrande y se encuentra próximo a las paredes se observará mejor el efectoLa velocidad de giro también influyeLos polos del imán tienen que estar en el plano horizontal, perpendicularesal eje de giro¿Por qué ocurre esto?El efecto es debido al movimiento del campo magnético con respecto a lasparedes del recipiente. Cuando un conductor (en este caso el recipientemetálico) se mueve en el seno de un campo magnético (el generado por elimán) o el campo magnético se mueve con respecto al conductor, elconductor responde tratando de anular el efecto del imán: se generancorrientes inducidas que crean un campo magnético contrario al que actúaque, en este caso, provoca que se mueve el sistema. Se trata de un ejemplode la conocida como Ley de Lenz.El aluminio y los imanes (batidora electromagnética)Experiencia 1En este primer caso se trata deutilizar un puntero magnético para poder moverel recipiente de aluminio, siguiendo las mismasinstrucciones que en la experiencia originalExperiencia 2Esta segunda experiencia resultamucho más convincente. Para ella se necesita,además del recipiente de alumino: • una taladradora de mano • un clavo atrapado en el mandril de la taladradora • un imán circular • imán recto. Recorte de una botella de plástico de 1,5 litros • plastilinaEn este caso la experienciaresulta muy convincente. Puedeverse cómo el recipiente echa aandar, se frena, se invierte el sentido de rotación, etc.
  • 23. Un "sacapuntas" y la oxidación de los metalesEn este experimento se va a comprobar cómo cuando hay dos metales encontacto, uno de ellos actúa de "protector" contra lacorrosión del otro. Para ello nos va a bastar un pequeñosacapuntas metálicoComo ya sabemos, para sacar punta a los lápices hayunas pequeñas maquinillas metálicas o de plástico a lasque llamamos "sacapuntas" o "afilalápices" y todas ellasutilizan una cuchilla de acero. Para el experimento quevamos a realizar necesitaremos dos sacapuntas: uno de plástico y otrometálico. INSTRUCCIONES:Sumerge cada uno de los sacapuntas en un vaso de agua con bastantecantidad de sal.A los pocos segundos, en el sacapuntas metálico,observarás un desprendimiento de burbujas.Pasados unos minutos sácalos del agua salada, sécalos yobserva el estado en que han quedado tanto el metalcomo la hoja de acero.Vuelve a introducir los dos sacapuntas en el agua salada,déjalos sumergidos un par de días y observa lo que ocurre.¿Qué ha ocurrido? ¿Qué diferencias encuentras entre las cuchillas de acerode los dos sacapuntas?EXPLICACIÓNAlgunas marcas de sacapuntas añaden el metal magnesio para laconstrucción del soporte (metálico), mientras que la hoja de corte es deacero al igual que en todos los sacapuntas. Cuando sumerges el sacapuntasen el agua salada, el gas que se desprende es hidrógeno formado por lareacción entre el magnesio y el agua. El metal magnesio se oxida, pero no
  • 24. se oxida el acero de la hoja de corte. El magnesio ha actuado de protectordel acero. En el otro sacapuntas, el de plástico, la cuchilla no tieneprotección.Con éste experimento podrás darte cuenta de cómo se usan metales "desacrificio" para evitar la corrosión de las estructuras de acero que están encontacto con agua salada o en ambientes que favorecen la oxidación delhierro.Investiga diferentes marcas de afilalápices. ¿Todos tienen ésta mismacaracterística? Efectos de la presión atmosféricaEn este experimento es una forma de ver los efectos de la presiónatmosférica. Se trata de un experimento muy conocido quetradicionalmente se realiza con un recipiente metálico: una "lata". Pero quenosotros vamos a realizar con una botella de plástico.Material que vas a necesitar: Botella de plástico de 1, 1,5 o 2 litros de capacidad (de las de agua mineral o, mejor todavía, de las de bebidas gaseosas, p.ej., cocacola) Agua hirviendo Grifo de agua fría¿Cómo hacemos el experimento? En primer lugar debemos calentar agua hasta su punto de ebullición. Aproximadamente con 1/4 de litro nos bastará. Después echamos el agua en la botella ayudándonos de un embudo. Veremos que la botella se "arruga" un poco por acción del calor.PRECAUCIÓN: Mucho cuidado con el agua hirviendo puede causarquemaduras. Los niños deben realizar el experimento con ayuda de unapersona mayor. Agitamos un poco la botella para que el vapor de agua ocupe todo el interior y desplace al aire hacia afuera de la botella. Tapamos rápidamente la botella con su tapón. Por último, enfriamos la botella por fuera con agua fría. Verás como la botella comienza a aplastarse por acción de la presión atmosférica.¿Por qué ocurre esto?
  • 25. En primer lugar tenemos que explicar por qué, a veces, al echar el aguacaliente la botella se "encoge" un poco. Esto depende del material de queeste hecha. En el caso de las botellas de agua mineral, el material suele serPET (polietilentereftalato); se trata de un material termoplástico que seablanda por acción del calor.En segundo lugar hay que explicar por qué se aplasta la botella por acciónde la presión atmosférica. Cuando añadimos el agua hirviendo, sedesprende una gran cantidad de vapor de agua que tiende a ocupar casi todoel espacio interior de la botella, desplazando al aire que había en su interior.Cuando la tapamos, casi no queda aire, pero la presión interior sigue siendoigual a la presión exterior.¿Qué pasa al enfriar? Al enfriar la botella, el vapor de agua tiende acondensarse, formando gotitas. De tal forma que el espacio que ocupaba enel interior de la botella se queda vacío, ya no hay gas que ejerza presióndesde el interior (en realidad, siempre queda algo, pero la presión en elinterior disminuye). Sin embargo, en el exterior sigue habiendo aire queejerce presión sobre las paredes. La diferencia de presiones entre el interiory el exterior es la que provoca que la botella se aplaste.Un fenómeno muy habitualSe trata de un fenómeno habitual en nuestra vida cotidiana aunque nosiempre nos demos cuenta de ello. Por ejemplo cuando metemos, enverano, una botella de agua al frigorífico; al ir a sacarla, ya fría, vemos queestá un poco comprimida (hasta se oyen crujidos), aunque no tanto como enel experimento que acabamos de hacer.Pero el fenómeno también puede darse a la inversa. Algunas veces, cuandosacamos una bolsa de comida del congelador, vemos que la bolsa empiezaa hincharse. Realmente lo que pasa es que al aumentar la temperatura delaire que contiene la bolsa aumenta su presión, por eso la bolsa se hincha.Algo parecido ocurre con los tubos de cremas y bronceadores que se llevana la playa. cuando vamos de una zona alta (por ejemplo, desde la montaña)a la playa, nos encontramos los tubos un poco "espachurrados" debido aque la presión atmosférica en el nivel del mar es mayor que en la montaña;la presión del aire exterior es, en este caso, mayor que la del aire que habíaen la montaña, por tanto el tubo se aplasta hasta que se igualan laspresiones interior y exterior. Incluso, a veces, al abrirlo sale disparada lacrema. Cuando volvemos de la playa suele ocurrir lo contrario: nosencontramos el tubo hinchado. Humedad relativa(cómo medir la humedad con una lata un termómetro y hielo picado)
  • 26. Quizás no te hayas preguntado nunca por qué se empaña el espejo del bañocuando nos duchamos con agua caliente y no con agua fría o por quéechamos ‘humo’ por la boca y la nariz los días fríos de invierno o el motivopor el que se empaña un vaso cuando le echamos una bebida fría y no lohace con una caliente o...Todos estos fenómenos y muchos más se deben a que en el aire hay unacierta cantidad de agua disuelta: la llamamos humedad. La máximacantidad de agua que puede haber disuelta en el aire (la solubilidad)depende de la temperatura del aire: a mayor temperatura, mayorsolubilidad.Si tenemos aire húmedo y lo enfriamos rápidamente, disminuye lasolubilidad del agua y el exceso de agua que no puede estar disuelto, formapequeñas gotas en forma de niebla o de vaho. Así el aire que expulsamospor la boca tiene agua disuelta. Si soplas en tu habitación caliente nosucede nada, pues el agua sigue disuelta en el aire; ahora bien, si soplassobre el cristal que está frío o en la calle, donde la solubilidad del agua esmenor por estar más frío, el exceso de agua que no puede estar disuelto,pasa a estado líquido formando diminutas gotas sobre el cristal o en el aire.¿Qué es la humedad relativa?Es el porcentaje de saturación de agua que tiene el aire. Por ejemplo: a 30ºC se pueden disolver 30 g de agua en 1m3 , si sólo hay disueltos 15g, lahumedad relativa es del 50%.Nos basaremos en el llamado ‘punto de rocío’, temperatura a partir de lacual el agua se condensa.Procedimiento Toma un recipiente metálico (una lata) y añade agua a temperatura ambiente. Mide su temperatura y anótala. Añade pequeños pedazos de hielo y remueve con suavidad. Observa con atención la lata hasta que aparezcan gotas diminutas en el exterior de la lata. Anota la temperatura. Consulta el siguiente gráfico con el que podrás obtener la humedad relativa. Si en tu casa hay habitaciones a diferentes temperaturas, mide la humedad relativa en cada una de ellas y observa las diferencias que encuentres.
  • 27. Ahora túSeguro que ahora se te ocurren otras situaciones cotidianas en las queaparece condensación de agua debido a este fenómeno. Haz una lista conlos fenómenos en los que se ponga de manifiesto la diferente solubilidaddel agua a distintas temperaturas. Globos con chispaLa carga eléctrica es una propiedad de la materia que podemos poner demanifiesto de forma sencilla. Basta con frotar un cuerpo y obtener asíelectricidad que denominamos estática. En este experimentoconseguiremos iluminar un tubo fluorescente con la electricidad obtenida alfrotar un globo de plástico.¿Qué necesitamos?Globo.Tubo fluorescente.Paño de lana o medias de lycra.
  • 28. ¿Cómo lo hacemos?Infla un globo y una vez atado frótalo con una prenda de lana, tambiénpuedes utilizar unas medias viejas.Sujeta con una mano la parte metálica de uno de los extremos del tubo ycon la otra acerca el globo electrizado por otro extremo.¿Observas luz dentro del tubo? Si no lo ves, repite el experimento con laluz apagada. Sigue experimentando Puedes probar a electrizar otros cuerpos como láminas de plástico, pelotade playa, peines, etc. y acercarlos al tubo para ver si se ilumina o no.Recuerda que las prendas de lana, lycra o nylon consiguen electrizar loscuerpos fácilmente.¿Por qué ocurre esto?Los átomos que forman la materia son neutros, contienen igual número deprotones que de electrones, al frotar se produce una descompensacióndebido a que parte de los electrones de un cuerpo pasan al otro,conseguimos así que uno de ellos quede cargado positivamente y el otronegativamente. El tubo fluorescente contiene un gas inerte que cuandorecibe una descarga eléctrica se ioniza y produce luminiscencia. ¿Cómo funciona una jaula de Faraday?Una jaula de Faraday es una pantalla eléctrica, una superficie conductoraque rodea un espacio hueco impidiendo las perturbaciones producidas porcampos eléctricos externos. En esta experiencia vamos a ver de una formamuy sencilla el efecto de una jaula de Faraday. Material que vas a necesitar: Un receptor de radio a pilas Una hoja de papel de aluminio (el que se utiliza para envolver los alimentos) Una hoja de papel de periódico ¿Cómo realizamos el experimento? Con el receptor de radio vas a sintonizar una emisora que se oiga bien y potente. Envuelve el receptor en el papel de periódico y observa lo que ocurre. Verás que la radio sigue oyéndose normalmente.
  • 29. Vuelve a realizar el experimento, pero ahora con el papel de aluminio. ¿Qué ocurre? Observa que en cuanto queda cubierta con el papel de aluminio el aparato de radio deja de sonar. El papel de aluminio que envuelve al aparto de radio forma una jaula de Faraday que impide que capte los campos electromagnéticos que transportan la señal. ¿Por qué ocurre esto? Por ahora vamos a dejar esta pregunta abierta para que la contesten nuestros lectores. En el próximo número publicaremos las mejores respuestas en nuestra sección El ARCO IRIS en tu casaLa luz blanca puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre queconsigamos que atraviese algún obstáculo que obligue a las diferentesondas que constituyen la luz blanca a viajar a velocidades diferentes. Elresultado es el arco iris.Este experimento te permitirá descomponer la luz blanca en diferentesluces de colores con un espejo y un recipiente con agua.Material necesario:Un recipiente algo grande (cazo de cocina, palangana...) lleno de aguaUn espejo plano de tocadorUna linterna potente que proyecte un haz fino (puedes tapar parcialmente elfoco con una cartulina agujereada en el centro)Un poco de plastilina para mantener el espejo en posición correctaUna habitación que pueda oscurecerse totalmente¿Qué debes hacer?Prepara el recipiente con agua y la linternaMantén el espejo dentro del agua, con una inclinación de unos 45ºEnvía el haz de luz al espejoObserva que la luz reflejada ya no es blanca sino que es el arco iris¿Por qué ocurre esto?
  • 30. Cuando la luz penetra en elagua su velocidad cambia, lomismo ocurre cuando emergedel agua después de habersereflejado en el espejo. Loscambios de velocidadimplican desviaciones de ladirección de propagación alcambiar del aire al agua y delagua al aire (es el fenómenode la refracción). El ángulo dedesviación es función de lalongitud de onda de cada unode los colores que forman la luz blanca. Un espectroscopio sencilloEn este experimento te vamos a mostrar como construir un espectroscopiomuy sencillo y económico, pero que tiene una inigualable relación calidad/ precio (medida por el poder separador de los colores). Su poder separadorse basa en el fenómeno de la difracción, producido en este caso por los"espejitos" microscópicos para la lectura del laser en un compact-disc(CD). En un CD hay 1000 puntos de difracción por cada milímetro dedisco, lo que permite separar muy bien los colores elementalesMaterial que vas a necesitar:Una caja de cerillas grandeUn CD (compact-disc o CD-rom) que nosirva¿Cómo construimos el espectroscopio?En primer lugar, vas a partir el CD entrozos con cuidado de no cortarte. Necesitamos un trozo de CD deaproximadamente un tamaño 1/8 del disco.A continuación, vas a preparar una ventanita en la parte superior de la cajade cerillas. Tal como muestra la figura. Corta y dobla el trozo de cartón deforma que pueda abrir y cerrase laventana.
  • 31. Pega, ahora, el trozo de CD en el centro del cajón interior de la caja decerillas. De tal forma que al abrir una rendija en el extremo de la caja la luzreflejada y difractada sobre el espejo incida en la ventana.¿Cómo podemos utilizar el espectroscopio?Toma tu espectroscopio y oriéntalo hacia una luz, por ejemplo de unabombilla. ¿Qué observas?Prueba ahora con la luz de un tubo fluorescente. ¿Observas algunadiferencia?Intenta observar el espectro estelar del Sol (espectro de absorción). Tencuidado de no enfocar directamente al Sol. Intenta identificar con cuidadolaslçineasmáscaracterísticas.Puedes observar también los espectros de emisión de algunas lámparas dealumbrado público (blanca, de mercurio; amarilla, de sodio; etc) y de algúnanuncio luminoso de escaparate (por ejemplo, de gás neón, rojo). Y se hizo la luzUna lámpara es un dispositivodestinado a la producción de luzartificial; mediante el uso decombustibles o por la transformaciónde energía eléctrica en luminosa. Así,
  • 32. existen lámparas de petróleo, de gas, de aceite, de arco, de descarga,fluorescentes, etc. Pero sin duda, una de las más importantes es la lámparade incandescencia. Fue inventada por T.A.Edison empleando un filamentode carbón que puso al rojo y que más tarde fue sustituido por otros másresistentes y por lo tanto duraderos como es el wolframio. Estas lámparas,denominadas vulgarmente bombillas, constan de una ampolla de vidrio encuyo interior se encuentra el filamento.¿Qué nos hace falta?Pote de cristal de boca ancha.Tornillos.Cable de cobre.Pila de 4,5 V o generador de corriente.Hilo metálico de diferentes grosores (puede utilizarse hilo de hierro de unaesponja metálica o el filamento de wolframio de una bombilla rota; en ellaboratorio se utiliza hilo de nicrom).¿Qué vamos a hacer?Se toma el Pote de cristal, que va a hacer las veces de la ampolla de vidrioen la bombilla, y se realizan dos agujeros en la tapa del mismo. En ellos sevan a colocar los dos tornillosconvenientemente aislados de latapa con cinta aislante, si ésta esmetálica.En las puntas de los tornillos seenrolla firmemente el hilometálico, de forma que lostornillos con el hilo permaneceránen el interior del bote una vez queéste se haya cerrado.Los otros extremos se conectan a una pila a través de cable de cobre. Seobserva que al cerrar el circuito el hilo metálico se pone incandescente,llegando incluso a quemarse y romperse. Esto hace que el circuito se abra yla bombilla deje de lucir, se ha fundido.Completa tu experimentoSi se aumenta el potencial (añadiendo pilas en serie) para un mismo hilometálico éste se quemará antes. Además, se observará que cuanto menor
  • 33. sea el grosor de dicho hilo menos resistente es y que no todos losmateriales resisten por igual. Así, el hilo de hierro se quema antes que el denicrom.El hilo, y por lo tanto la bombilla, son más duraderos si se realiza vacío ensu interior, lo que se puede conseguir, por ejemplo, calentando el pote albaño María, ya que así se desplaza parte del aire existente en su interior.Si se desea, se puede construir con dos chinchetas y un clip un interruptorcasero que nos permita encender y apagar la bombilla siempre que lodeseemos. El efecto VasijaDesde la prehistoria el hombre ha utilizado el barro para fabricar vasijas detodo tipo, cántaros, vasos, ollas, botijos, etc, destinados, entre otras cosas, aguardar el agua y los alimentos. El ejemplo del quevamos a tratar aquí es el botijo.Según lo define el diccionario un botijo es “unavasija de barro poroso utilizada para refrescar agua”.Su funcionamiento es sencillo: el agua se filtra porlos poros de la arcilla y en contacto con el ambienteexterior se evapora, produciendo un enfriamiento. Laclave del enfriamiento está en la evaporación delagua.Refrigeración por evaporaciónEl proceso es muy simple cuando el agua se evapora necesita energía paraque se produzca el cambio de estado de líquido a gas. Esa energía puedetomarla del ambiente, pero también del propio sistema (el agua). Asícuando se evapora una parte de agua extrae energía del sistema y el aguaremanente, por tanto, disminuye la temperatura.La teoría cinética nos permite interpretar también el fenómeno derefrigeración por evaporación desde el punto de vista microscópico omolecular. Así, nos encontramos que las partículas de un sólido, líquido ogas se están moviendo o agitando continuamente. La temperatura es unamedida de la energía cinética media de las partículas, mayor velocidad deéstas implica mayor temperatura y viceversa. En un líquido las partículasse mueven deslizándose unas sobre otras, las más veloces se acercan a la
  • 34. superficie libre del líquido y si tienen energía suficiente pueden escapar deél, produciéndose la evaporación. Este cambio de estado (líquido --->vapor) provoca un enfriamiento del sistema, ya que precisamentedesaparecen las partículas más energéticas.Este efecto podemos notarlo en diferentes situaciones: en verano cuando seriegan las calles para refrescar el ambiente, cuando nos ponemos unacompresa de alcohol para disminuir la fiebre, cuando sudamos y alevaporarse el sudor refrigeramos nuestro cuerpo, etc.¿Qué ocurre en un botijo?Como decíamos al principio, en un botijo el proceso de evaporación se vefavorecido por el hecho de que el barro es poroso y parte del agua se filtra através de él.El grado de enfriamiento depende de varios factores, fundamentalmentedel agua que contenga el botijo y de las condiciones ambientales. Si latemperatura ambiente es elevada, el proceso de evaporación será másrápido, no así el proceso de enfriamiento. Si el ambiente es muy húmedo laevaporación se ve dificultada y el botijo no enfriará. En condicionesfavorables se puede conseguir una disminución de temperatura de unos10ºC.También las cantimploras enfríanLas cantimploras metálicas forradas con una tela de fieltro tienen el mismofundamento: se moja la tela para que al evaporarse el agua que queda enella se refresque el agua del interior.Más aplicaciones del efecto botijoAunque el sistema de refrigeraciónpor evaporación es muy antiguo yparece que ha perdido su utilidadfrente a los modernos frigoríficos, enpaíses en vías de desarrollo, de climaárido y que no disponen de electricidad tiene su importancia.Podemos construir una doble vasija de barro para conservar alimentosperecederos. El sistema consta de dos vasijas, dedistinto diámetro, incluida una en la otra.El espacio que media entre ambas, serellena con arena, que debe mantenerseconstantemente empapada para asegurar
  • 35. la humidificación de sus paredes. Las frutas, hortalizas y demás alimentosse colocan en la vasija interior.La explicación física del proceso de refrigeración es sencilla: el aguacontenida en la arena que separa ambas vasijas se evapora hacia la parteexterior de la vasija mayor, ventilada por la circulación del aire secoexterior. El proceso de evaporación comporta una reducción de variosgrados de la temperatura de la arena, lo que enfría la vasija interior, retardala reproducción de los agentes de la descomposición y conserva losalimentos. Gracias a este sencillo método, la conservación de berenjenas,por ejemplo, pasó de 3 a 27 días y la de tomates y pimientos, a tres o mássemanas.Experimentos con una Vasija y una cantimploraComo ya has visto en el Experimento de El efecto vasija, el botijo o vasijaes un dispositivo que permite bajar la temperatura de una masa de agua oconservarla fresca sin que aumente su temperatura.¿Qué nos hace falta?Botijo de barro que no esté barnizado ni vidriado (esnecesario que el barro mantenga toda su porosidad?Un termómetro de cocinaUna balanza de baño¿Qué vamos a hacer?Experimento 1En primer lugar vamos a ver qué capacidad tiene elbotijo de enfriar o de mantener fría a una determinadacantidad de agua.Para ello llena un botijo y mide la temperatura del agua cada media hora.¿Hasta cuanto es capaz de bajar? ¿Depende de la temperatura externa o semantiene más o menos constante?Prueba con agua a la temperatura ambiente en primer lugar. Pero tambiénpuedes repetir el experimento llenándolo con agua templada.Puedes probar con distintas cantidades de agua. ¿Qué ocurre?Experimento 2Si quieres puedes repetir el experimento con una cantimplora de las quellevan una tela de fieltro envolviéndola. Previamente es necesario mojar latela con agua.
  • 36. Experimento 3También podemos ver que el botijo pierde peso con el tiempo debido a queel agua se evapora. Como ya sabes su funcionamiento se basa en laevaporación del agua que se filtra a través de sus paredes porosas.Para verlo puedes pesar un botijo cada cierto tiempo. Como el botijo puedetambién rezumar algo de agua, convendría poner un plato debajo y pesartambién el agua que queda en el plato. ¿Cuánto agua se evapora en, porejemplo, una hora?Sigue experimentandoAhora te vamos a plantear una pregunta. ¿Cuándo crees que el botijoenfriará más: puesto a la sombra o puesto al sol, dentro de una casa o al airelibre?¿Podrías comprobarlo experimentalmente?Poder absorbente de un pañal El objetivo de la actividad es estudiar laextraordinaria capacidad de absorción de aguaque tiene el polímero que sirve de relleno alos pañales de los bebés.Los pañales de un sólo uso, van rellenos en suinterior de un polímero, poliacrilato de sodio,que se caracteriza por su gran capacidad deabsorción del agua. En algunas experienciashemos llegado a conseguir que el polímeroabsorba 75 gramos de agua por cada gramo de polímero.¿Cuánta agua crees que es capaz de absorber un pañal?Material que vas a necesitar:Uno o más pañales (es preferible utilizar pañales pequeños ya que semanejan más fácilmente)Una lupaUna balanza de cocina¿Qué vamos a hacer?
  • 37. Queremos calcular cuanto agua es capaz de absorber un pañal en relación asu propio peso. Y, para ello, vamos a seguir los siguientes pasos:En primer lugar vamos a pesar un pañal seco y limpio en una balanza decocina. Anota la medida.A continuación vamos a ir añadiendo lentamente y con cuidado agua, deforma que el pañal vaya absorbiendo agua y aumentando de volumen.Llegará un momento en que la superficie del pañal estará muy tensa y serádifícil que absorba más agua.Ahora es cuando volveremos a pesar el pañal con la balanza. Anota elresultado.¿Cuánto agua ha retenido el pañal? ¿Cuántos gramos de agua ha absorbidopor cada gramo de pañal?Sigue experimentandoAhora podemos ver cómo cambia la estructura del polímero absorbentecuando retiene el agua. Para ello vamos a romper un pañal y vamos aextraer un poco de la sustancia absorbente.Pon la sustancia absorbente sobre un platito o una taza.Observa con una lupa su estructura fibrosa.Comienza a añadir agua y observa como va cambiando la estructura.¿A qué conclusiones llegas? ¿Es posible hacer arder el azúcar? Para esta experiencia vamos a necesitar un buen terrón de azúcar y unaspinzas o una cucharilla que nos ayude a sujetarlo (es preferible que seavieja y ya no sirva, por si se estropea). Por último nos va a hacer falta quehaya un cigarrillo cerca (ya usado y consumido).Coge el terrón de azúcar con las pinzas y acércale la llama de un mechero.Intenta hacerlo arder. ¿Qué ocurre? ¿Lo consigues? Parece un poco difícil.Como verás el azúcar no arde. Antes de alcanzar la temperatura de igniciónfunde y se tuesta, se forma caramelo, pero sin conseguir que prenda. ¿Qué podemos hacer para conseguir que arda?Pues es muy sencillo. Si impregnamos la superficie del terrón de azúcarcon un poco de ceniza de un cigarrillo y ahora volvemos a acercar la llama
  • 38. del mechero, podemos observar que el azúcar comienza a arder enseguida yse mantiene la llama (pequeña, pero llama al fin y al cabo). ¿Cómo podemos explicar esto?La ceniza del cigarrillo al entrar en contacto con el azúcar se comportacomo un catalizador y hace que la temperatura necesaria para que comiencela reacción de combustión del azúcar con el oxígeno del aire sea máspequeña. De esta forma se consigue que el azúcar comience a arder a unatemperatura inferior a la que comienza a fundir. Este huevo no se comeSe podría definir un huevo como la célula de mayor tamaño que existe, ocomo, un alimento muy completo y bastante frecuente en nuestragastronomía. Sin embargo, desde un punto de vista educativo es algomucho más amplio y complejo. Se trata de un recurso didácticointerdisciplinar.Dicho alimento nos permite abordar conceptos de Biología, Física,Química, etc.Un huevo de gallina consta de dos partes: la clara y la yema (partenutritiva). Además su cáscara está formada por carbonato de calcio en un94%.¿Qué nos hace falta?Huevos crudos de gallina.Vinagre.Bote de cristal.Miel¿Qué vamos a hacer?Se toma un huevo de gallina y se sumerge en un bote que contiene vinagre.Se tapa dicho frasco para evitar que el olor poco agradable, tanto del ácidoacético que forma el vinagre como del acetato de calcio formado, salga alexterior.Tras un breve periodo de tiempo se observa la aparición de pequeñasburbujas que se deben a la generación de un gas; el dióxido de carbono.Vinagre + Cáscara de huevo ------> GasÁcido acético + Carbonato de calcio ------> Dióxido de carbono + Agua+ Acetato de calcioPoco a poco se va viendo cómo lacáscara se hace más fina hasta"desaparecer" en un tiempo aproximadode dos días; siendo en algunas ocasiones
  • 39. necesario renovar el vinagre. Estos cambios se deben a que el ácido acéticoque forma el vinagre, al reaccionar con el carbonato de calcio vadesapareciendo; siendo necesario más reactivo (vinagre) para que elproceso continúe.Además de perder la cáscara, la membrana semipermeable que envuelve ala célula y está situada inmediatamente debajo de ella, adquiereconsistencia gomosa. Esto permite que se puedan llegar a realizar pequeñosbotes con el huevo sin que se rompa.Completa tu experimentoSe observa que el huevo introducido envinagre no solamente "pierde" su cáscara yadquiere la consistencia gomosa; sino queaumenta su tamaño debido a que parte dellíquido atraviesa la membranasemipermeable.Si se introduce en miel dicho líquidoseguirá el sentido inverso; esto es, saldrádel huevo, lo que provoca una disminuciónde su tamaño. Tan fuerte como HérculesPor todos es sabido que Hércules, hijo de Zeus, era un mítico héroe griegoque fue transformado en un dios. A él se le atribuyen las más variadasvirtudes, entre ellas la fuerza.Sabiendo que un hueso es cada uno de los órganos duros y resistentes cuyoconjunto forma el esqueleto de los vertebrados, ¿quién no se creería unHércules si fuera capaz de doblar huesos con sólo dos dedos?Desde el punto de vista de su composición, diremos que los huesos sonricos en sustancias minerales y especialmente en sales cálcicas. Éstas sonlas responsables de su dureza; de ahí que si somos capaces de encontrar unasustancia que "robe" los minerales del mismo, éste perdería firmezatransformándose en algo flexible.¿Qué nos hace falta?Huesos de pollo cocidos y limpios.VinagrePote de cristal¿Qué vamos a hacer?
  • 40. Toma el Pote de cristal y llénalo de vinagre. En él introducirás el hueso depollo lavado y seco, tapando posteriormente dicho bote.En esta situación se deja reposar el mismo durante una semana, tiempo enel que se cambiará el vinagre del interior del frasco al menos dos veces.Puedes observar que el olor antes de cambiarlo ya no es a vinagre, sino aalgo diferente (al acetato de calcio generado en la reacción).Transcurridos los siete días se saca el hueso del bote y observarás que ésteha adquirido una consistencia gomosa, siendo fácil doblarlo con dos dedos.Este fenómeno se debe a una reacción química, en la que el ácido acéticocontenido en el vinagre forma junto con el calcio del hueso una sustancianueva, el acetato de calcio. Este compuesto es soluble en agua, por lo quepasa al vinagre quedando el hueso empobrecido en calcio.Completa tu experimentoSe pueden comparar los resultadosobtenidos con otros provenientes de lainmersión del hueso en agua. En este casose observa que el mismo no pierde rigidez,lo cual es muy interesante ya que el serhumano está constituido en un 75% deagua que no será por tanto capaz dereblandecer nuestra estructura ósea.Es importante destacar que el vinagre"roba" minerales al hueso cuando se pone en contacto directo, pero no poringestión de dicho condimento alimenticio ya que en este caso setransforma en otras sustancias a lo largo del tubo digestivo.La falta de calcio en los huesos en medicina se conoce como osteoporosis.Puedes buscar más información sobre este problema y proponer posiblessoluciones. Experimenta con la triboluminiscenciaLa triboluminiscencia es un fenómeno que se produce al frotar ciertassustancias. Consiste en la producción de luz cuando algo ha sido golpeado,rozado, triturado, etc.¿Qué nos hace falta?Un cuarto oscuroTerrones de azúcarUna tabla de maderaUn pote de cristalAceite de gaulteria (se puede conseguir en herbolarios)
  • 41. ¿Qué vamos a hacer?En la práctica, podemos ver el fenómeno de la triboluminiscencia con lassiguientes experiencias:a) En una habitación completamente a oscuras, después de unos minutospara que los ojos se acostumbren bien a la oscuridad, se muerde un terrónde azúcar con fuerza y con los dientes (hay que tener cuidado de no mojarel terrón). Se verá una luz débil, como una ráfaga. Tendrás que hacerlofrente a un espejo o con un compañero.b) En una habitación a oscuras, en las mismas condiciones que en a), secolocan unos terrones de azúcar encima de una tabla de picar, o algosimilar, y se hace pasar, como si fuera un rodillo, un bote de cristal de losde las conservas, de forma que se vaya triturando el azúcar. El cristal actúacomo una lupa y permite ver, mejor que en la experiencia anterior, losdestellos de luz.ATENCIÓN: Es necesario que los ojos se acostumbren a la oscuridad.Por ello, antes de experimentar debes permanecer un tiempo en lahabitación en total oscuridad.Sigue experimentandoPuedes intentar hacer la experiencia con un caramelo Wint-o green Savers,que contienen azúcar y gaulteria. En este caso se verá una luz más intensa,de color azulado, que en cuando lo haces con el azúcar. Se puede hacer laexperiencia b), machacando con fuerza un caramelo de gaulteria (wint-o-green Savers) en un mortero, preferentemente de cristal, como los delaboratorio. Se verán muy bien destellos de luz azulada.Los caramelos de gaulteria no se encuentran en España, o al menos no loshemos encontrado, pero sí es posible encontrar aceite de gaulteria. En unmortero ponemos azúcar, preferentemente en terrones, y humedecemos lamano del mortero en el aceite, machacamos con fuerza y veremos muyclaramente los destellos azulados en la oscuridad. ¿Qué es la gelatina?La gelatina es una sustancia de origen animal formada por proteínas yusada en alimentación. Se extrae de pieles, huesos y otros tejidos animalesmediante tratamiento con álcalis o con ácidos. Es muy fácil de digerir yaunque sea 100 % proteína su valor nutritivo es incompleto al ser deficienteen ciertos aminoácidos esenciales. En el comercio se puede encontrarpreparada junto con azúcar, colorantes y potenciadores de sabor.
  • 42. ; La gelatina se vende en sobres que contienen láminas transparentes o concolorantesLa gelatina seca al ponerla en contacto con un líquido lo absorbe y sehincha. Al calentar el líquido se forma un sol (un sistema coloidal fluido)con el líquido como dispersante. A medida que se enfría el sistema, laviscosidad del fluido aumenta y acaba solidificando formando un gel(sistema coloidal de aspecto sólido).El estado de gel es reversible al estado de sol si se aumenta la temperaturaCon la gelatina se puede formar una espuma que actúa de emulsionante yestabilizante, es en esta forma que se usa en alimentos preparados comosopas, caramelos, mermeladas, algunos postres. También se usa comoestabilizante de emulsiones en helados y en mezclas en que intervienenaceites y agua.También la industria farmacéutica y la cosmética emplean gelatina comoexcipiente para fármacos que hay que tomar en pequeñas cápsulas Experimentos con gelatina-I:¿Cómo diferenciar un coloide de una disolución?En los coloides, las partículas que los forman son mucho mayores que eltamaño de los átomos o de las moléculas, pero demasiado pequeñas paraser visibles. Su tamaño está comprendido entre 10-7 cm y 10-3 cm y existendébiles fuerzas de unión entre ellas. Los soles y los geles son coloides.A mediados del siglo XIX, el ingles John Tyndall demostró que ladispersión de la luz en la atmósfera era causada por las partículas ensuspensión en el aire. Este efecto lo utilizaremos para diferenciar, en ellaboratorio una disolución de una dispersión coloidal. Cuando un rayo deluz que atraviesa un líquido con partículas en suspensión invisibles al ojo,es dispersado, estamos en presencia de un coloide. Si el rayo de luz noexperimenta ninguna dispersión, el líquido es una disolución o unasustancia pura.Material que vas a necesitar:Unas láminas de gelatinaUn puntero laserPRECAUCIÓN: Los punteros laser pueden ser peligrosos y no debenenfocar nunca hacia los ojos
  • 43. ¿Qué vamos a hacer?Toma un par de láminas degelatina, córtalas a trozospequeños y ponlas en un vasolleno hasta la mitad con aguacaliente. Agita suavementecon una cucharilla hasta queveas que queda un líquido deaspecto homogéneo ytransparente.Deja el vaso en la neveradurante más o menos unahora. Cuando lo saques, ellíquido se habrá solidificadoen un gel coloidal.Dirige la luz de un puntero láser de manera que atraviese el coloide: podrásver perfectamente el rayo de luzSigue experimentandoPuedes aprovechar para comprobar el fenómeno de la reflexión total.Cuando diriges la luz del láser de manera que incide con un cierto ángulopor la parte inferior de la superficie gelatina-aire la luz, en lugar de emergerrebota otra vez dentro de la capa de gelatina.Experimentos congelatina-II:Fabrica una cremahidratante para las manosEn este experimento vamos a ver cómo se puede fabricar una cremahidratante para las manos a base de gelatina.Una de las causas de que la piel de las manos se reseque es el uso dedetergentes que disuelven los componentes hidrófilos segregados per la
  • 44. dermis. Este hecho y la consiguiente pérdida de flexibilidad de la piel nopueden solucionarse añadiendo materiales grasos, pero pueden prevenirse yaliviarse los efectos con cremas que disminuyan la evaporación del agua através de la piel.Material que vas a necesitar:100 mL de glicerina4 gramos de gelatina10 mL de agua de rosasunas gotas de perfume¿Qué vamos a hacer?Corta a trozos las láminas, dejándolas en remojo con el agua de rosas en uncazo pequeño durante una hora para que se ablanden. Pon el cazo en unbaño de agua a calentar y añade la glicerina, poco a poco hasta que se hayadisuelto. Si tienes un perfume (¡no hace falta que sea muy caro!) echaahora unas gotas.Vierte el líquido en botes de boca ancha y deja que al enfriar se forme elgel coloidal.Usa esta crema para hidratar la piel de las manos. NOTA : Con la receta que se presenta en esta experiencia queda una masabastante dura, cuyo aspecto no es el que ofrecen las habituales cremashidratantes. Para una crema más fluida hay que reducir la cantidad degelatina (se empieza por usar la mitad) pero no es posible dar un valordefinido, pues depende del gusto de quien la deba usar. Plásticos con memoriaEl objetivo de la actividad es mostrar cómo algunos materiales, endeterminadas condiciones pueden recuperar la forma que tenían antes deser transformados (memoria de forma). Es el caso de algunostermoplásticos.En el ejemplo que vamos a realizar el plástico utilizado para la fabricaciónes el poliestireno (PS). El poliestireno es un polímero constituido pormoléculas que forman cadenas muy largas; cuando se moldea para fabricarlos envases las cadenas se estiran. Al elevar la temperatura las cadenastienden a recuperar su disposición inicial.Material que vas a necesitar:
  • 45. Un envase de "petit suisse" o un vaso de Coca Cola de los de plástico (igualque en la foto)Una fuente de calor suaveUnas pinzas para sujetar el envase(sirven unas pinzas metálicas un pocograndes o unas pinzas de tender laropa siempre que sean de madera y node plástico)¿Qué vamos a hacer?Lo primero que necesitamos es unafuente de calor. Si hacemos elexperimento en casa podemos utilizaruna sartén vieja (¡cuidado puede estropearse!) puesta al fuego suave de lacocina.PRECAUCIÓN Es conveniente que el experimento se haga enpresencia de una persona adulta.Coge el envase de "petit suisse" con las pinzas y acércalo con cuidado a lafuente de calor (encima de la sartén, pero sin llegar a tacarla).PRECAUCIÓN No lo pongas directamente a la llama, podríaprenderse.No debe entrar nunca en contacto con la fuente de calor (por ej. lasartén) porque el plástico se quedaría pegado y desprendería muy malolor, además de estropear la sartén. Mantén el envase cerca de la fuente decalor a la vez que lo giras con cuidado con laspinzas (recuerda que no tiene que tocar lasartén). Verás como empieza a "encogerse".Cuanto más despacio se haga mejor resultará elexperimento. Si el proceso es losuficientemente lento, al final, obtendrás eltrozo de lámina de plástico que se utilizó parafabricar el envase. El efecto es más espectacular si se utiliza un envase conlíneas de colores.Sigue experimentandoPuedes probar con otros envases de poliestireno. Los reconocerás porqueen el fondo aparecen las siglas PS. Por ejemplo, puedes utilizar un envase
  • 46. de los que se utilizan para los huevos o envases de yogur (pero procura queno tengan papeles ni etiquetas pegadas). Plásticos solublesUna de las propiedades que se le atribuyen tradicionalmente a los plásticoes la de "rechazar" el agua, es decir, la de ser impermeables e insolubles.Pero, sorprendentemente, no siempre es así. Existen plásticos capaces dedisolverse en agua. Es el caso del polietenol o polialcohol vinílico,conocido también por las siglas PVA. Este material tiene la propiedad de,en determinadas condiciones, disolverse en agua, lo que le hace útil enalgunas aplicaciones.El PVA, por ejemplo, se utiliza para fabricar las bolsas que se utilizan pararecoger la ropa sucia en los hospitales y llevarla a la lavandería. Las bolsasse disuelven durante el lavado, lo que implica que los trabajadores nonecesiten tocar la ropa sucia, de forma que aumenta la seguridad en eltrabajo y disminuye los riesgos de infección.Material que vas a necesitar:Varios trozos de una bolsa de polietenolVasosDetergente en polvo para lavadoraAgua calienteATENCIÓN: lo más difícil es encontrar la bolsa de polietenol; si conoces aalguien que trabaje en un hospital puedes pedirle una.¿Qué vamos a hacer?Vamos a investigar en qué condiciones es más fácil disolver el material.Para ello vamos a preparar vasos con agua en diferentes condiciones.Vaso con agua fríaVaso con agua templadaVaso con agua caliente¿En qué condiciones se disuelve el material?Sigamos experimentandoAhora te proponemos que investigues el efecto del detergente. Para ello,puedes repetir los experimentos anteriores pero añadiendo un poco dedetergente al agua. ¿Qué observas? ¿Probamos con otros detergentes?Algunas preguntas
  • 47. ¿Cuál es el efecto de la temperatura?¿Cuál es el efecto del detergente?¿Cuáles son las mejores condiciones de lavado?¿Qué pasaría si las bolsas se disolvieran en agua fría, qué problemasplantearía?¿Se podrían utilizar en otros campos, por ejemplo en hostelería?Otros plásticos solublesPuedes realizar este mismo experimento con otro plástico que te resultará,probablemente, más fácil de encontrar; es el caso del envoltorio de algunosdesinfectantes para WC que se cuelgan en el interior de la taza, sin quitar elplástico que lo envuelve, en una cesta, de forma que cuando cae el aguadisuelve el envoltorio.PRECAUCIÓN: Una vez quitado el envoltorio debes tener mucho cuidadocon la sustancia desinfectante, se trata de una sustancia muy irritante parala piel y los ojos. Fabrica un polímeroLas reacciones químicas permiten transformar la materia y a partir de unassustancias obtener otras diferentes con nuevas propiedades. En esteexperimento vas a conseguir, partiendo de materiales cotidianos, obtener unnuevo material, un polímero con nuevas propiedades.Material que vas a necesitar: Adhesivo vinílico (cola blanca de la que se emplea para pegar madera y en las tareas escolares) Perborato dental (Perborato de sodio. Se vende en las farmacias como producto para la higiene dental) Vinagre¿Qué vamos a hacer? En una taza pequeña pon el equivalente a una cucharada de cola blanca y añade un poco de agua (más o menos la misma cantidad). Muévelo para que se disuelva. En otra taza pequeña pon una cucharadita de perborato y añade agua hasta más o menos la mitad de la taza. Agita para que se disuelva. Vierte una cucharadita de la disolución de perborato sobre la disolución de cola blanca. Muévelo con la cuchara. Se produce la reacción química y ves cómo se va formando una masa viscosa. Si hace falta puedes añadir más disolución de perborato.
  • 48. Separa la masa viscosa y observa sus propiedades. Haz una bola y déjala botar, ¿qué ocurre?PRECAUCIÓN: No debes llevarte la sustancia a la boca, ni ponerlaencima de la ropa ni de los muebles. Al terminar debes lavarte bien lasmanos.Sigue experimentandoPuedes probar con distintas proporciones de cola blanca y agua y observarque se obtienen sustancias con distintas consistencias y aspecto (unas vecesen hilos, otras más pulverulentas, etc.)Puedes añadir también unas gotas de colorante alimentario a la disoluciónde cola blanca para darle color.Prueba a dejar secar durante unos días la bola que habías fabricado. ¿Quépropiedades tiene ahora?También puedes ver qué ocurre cuando sumergimos el polímero obtenidoen vinagreCon algunas marcas de cola se obtiene una sustancia con aspecto de gelmuy suave que fluye lentamente. Muy parecido a algunas sustancias que sevenden como juguetes de aspecto "asqueroso" y de "moco". Si loconsigues, escríbenos indicando cómo lo has hecho y la marca de colablanca que has utilizado.¿Por qué ocurre esto?La cola blanca es un adhesivo vinílico. En unos casos contiene alcoholpolivinílico y en otros acetato de polivinilo. En ambos casos se trata de unpolímero de cadena muy larga. Al añadir el perborato de sodio, susmoléculas forman enlaces que sirven de puente entre dos cadenaspolivinílicas, se forma un polímero entrecruzado que tiene unaspropiedades diferentes al polímero inicial. Helados y temperaturas muy bajasHoy en día preparar un helado en casa es muy sencillo gracias a losfrigoríficos y congeladores eléctricos, pero hace tiempo cuando no existíanestos electrodomésticos también era relativamente fácil. Para conseguirlose utilizaban unos aparatos denominados heladeras y se aprovechabanalgunas de las propiedades químicas del hielo y la sal de cocina (NaCl,cloruro de sodio).La heladera es el dispositivo que se muestra en la foto, que básicamenteconsiste en dos recipientes, más o menos cilíndricos, uno
  • 49. dentro de otro. El recipiente exterior de madera y el interior de metal, juntocon un engranaje que permite hacer girar el cubo interior con una manivela.En el cubo interior se pone la masa del helado (la crema) y en el espacioentre los dos recipientes se introduce una mezcla de hielo picado y sal quehace bajar la temperatura y facilita la "congelación" de la masa de helado. Foto de una heladera antigua Esquema de una heladera El objetivo de esta experiencia es que aprendas a preparar una mezcla frigorífica de hielo y sal. Material Hielo picado Sal gorda (de la que se utiliza en la cocina) Una cazuela de plástico (aunque también sirve de cualquier otro material) Un termómetro (que permita registrar temperaturas bajo cero, los que mejor van a servir son los que venden para colgar en el interior del congelador)¿Qué vamos a hacer?Lo que vamos a hacer es muy simple. Basta con preparar una mezcla dehielo picado y sal gorda en una proporción aproximada de 3 partes de hielopicado por 1 parte de sal (proporción en masa). Remueve un poco con unacuchara e introduce el termómetro.Observa el descenso de temperatura. Probablemente no consigas tanto, peroen teoría se pueden llegar a conseguir temperaturas de -21 ºC. ¿A quétemperatura llegas?Sigue experimentandoSi en la mezcla frigorífica que has preparado introduces otro recipiente(más pequeño) con un poco de agua verás que, al cabo de un poco detiempo, el agua se congela.También puedes aprovechar para preparar un helado por el sistema antiguo.Basta que compres en un supermercado un sobre de polvos para prepararhelado y sigas las instrucciones. Al final en vez de ponerlo en el congeladordel frigorífico, aprovecha para enfriarlo la mezcla de hielo y sal que has
  • 50. preparado. Ten cuidado de que el hilo y la sal no entren en contacto directocon la masa del helado (Tendría un sabor un tanto salado).También puedes probar con zumos de frutas (limón, naranja, etc.) conazúcar y obtener un granizado. Propiedades sorprendentes La papilla de maíz (Maizena)En esta experiencia vamos a estudiar las propiedades sorprendentes quepueden tener algunos materiales, en este caso algo tan corriente como unapapilla hecha con harina de maíz.¡Atención! Trabajar con la papilla puede resultar un poco sucioMaterial que vas a necesitar: • Un vaso o una taza • Una cucharilla • AguaHarina de maíz (en Venezuela se vende con el nombre de "Maizena").¿Qué debes hacer?En primer lugar vamos a preparar la papilla de harina de maíz. • En un recipiente (vaso o taza) añade 2 ó 3 cucharadas colmadas de harina de maíz. • Añade lentamente un poco de agua, a la vez que remueves con la cuchara. ¿Qué observas? • Mueve muy despacio para conseguir que se mezclen y añade más agua hasta conseguir una papilla no demasiado espesa.Las propiedades de la papilla de maíz En primer lugar habrás observado que te costaba mucho remover lamezcla. Cuando intentabas moverla se ponía muy dura. Si remuevesdespacio se comporta como un líquido cualquiera. Pero si intentas removermás deprisa, cuesta mucho más, el líquido se hace más viscoso y, segúncómo hayas preparado la papilla, puede hacerse casi sólido. Vuelca un poco de la papilla en una mano. Verás que se comporta comocualquier líquido, se te escapa y cae. Pero si ahora tienes cuidado para queno se escape e intentas amasarlo deprisa entre las dos manos, verás comoconsigues hacer una bola prácticamente sólida. Pero, en cuanto dejas demoverla, fluye otra vez como cualquier líquido.
  • 51. Pon ahora la papilla en un plato plano. Si metes la mano en el plato vesque te moja y se comporta como un líquido. Mueve los dedos y observa sucomportamiento. Pero, ¿qué pasa si intentas retirar la mano muy deprisa?Observa que la mano se queda casi pegada al plato. Si la retiras muydeprisa puedes llegar a mover el plato. Ten cuidado no salga disparado y serompa. Si volcamos ahora la papilla sobre una superficie muy lisa vemos que seforman charcos. Intenta juntar los charcos empujando con la mano y losdedos. Sigue moviendo todo con rapidez. Al cabo de un tiempo puedesllegar a cogerlo con las manos. Si sigues moviéndolo deprisa tendrás unasustancia casi sólida, pero en cuanto dejas de mover se te escapa entre losdedos.Son unas propiedades muy curiosas y sorprendentes: unas veces secomporta como un líquido y otras casi como un sólido. El problemaque nos plantea es ¿por qué ocurre esto? ¿Tienen almidón los alimentos?En esta experiencia vamos a practicar con una técnica muy sencilla que nospermite detectar el almidón en distintos tipos de alimentos. Para ello vamosa aprovechar la propiedad que tiene de reaccionar con el yodo tomando uncolor azul oscuro o violeta. Normalmente, para esta reacción se utiliza unreactivo de laboratorio que recibe el nombre de lugol (disolución de yodo,al 5 %, y yoduro de potasio, al 10%, en agua).Pero también podemos desarrollar esta técnica en casa a partir de losproductos farmacéuticos yodados que se utilizan habitualmente para tratarlas heridas. Tradicionalmente se ha utilizado la tintura de yodo. En Españael producto más habitual se comercializa con el nombre de Betadine.¿Qué necesitamos?CuentagotasPlato pequeñoTintura de yodo o BetadineDiversos alimentos de origen vegetal (harina, arroz, patata, pan, etc)¿Cómo lo hacemos?
  • 52. En primer lugar hay que preparar el reactivo que vamos a utilizar y paraello es necesario diluir el Betadine en agua.- Mezcla 1 gota de Betadine con 10 gotas de aguaPRECAUCIÓN: No debes ingerir el Betadine ni el reactivo obtenido.Sólo es de uso externo y debes evitar el contacto con los ojos, los oídosu otras mucosas.En un platito pon pequeñas cantidades de los alimentos que hemos descritoy añade una gota del reactivo a cada muestra.Observa cómo poco a poco aparece el color azul oscuro característico de lareacción del yodo con el almidón.Prueba ahora con otros alimentos, por ejemplo, una pequeña cantidad depescado o de carne (se verá mejor si es carne blanca, pollo o cerdo) ycomprueba que no contienen almidón.Sigue investigandoPero no todo es siempre así. Hay veces que los fabricantes de fiambresañaden almidón a sus productos, sin avisarnos (así nos venden almidón aprecio de jamón).Esto suele ocurrir con algunos fiambres y embutidos baratos (por ejemplo:jamón York, mortadela, chopped, etc)Puedes investigar, siguiendo latécnica que hemos visto más arriba, si en alguno de estos alimentos se haañadido almidón. Si no se ve bien el resultado, puedes cocer en unapequeña cantidad de agua la muestra, durante 4 o 5 minutos, y realizar laprueba sobre el extracto que obtengas una vez que se haya enfriado.Reacciones de combustiónEn este experimento vamos a estudiar la combustión de una vela y vamos aver cómo es necesaria la presencia de oxígeno para la combustión y cómoeste oxígeno se consume en el proceso. Se trata de un experimento muyfamoso que realizó Lavoisier en la segunda mitad del siglo XVIII.Material que vas a necesitar:Un plato hondoUn vaso (preferiblemente estrecho)
  • 53. Una vela.¿Cómo realizamos el experimento?En primer lugar vas a colocar el plato encimade una mesa lleno con bastante agua. No cefalta que esté lleno hasta el borde.Dentro del agua coloca una vela que semantenga derecha.Enciende la vela y observa cómo arde.Tapa todo el conjunto con el vaso y observa lo que ocurre.Verás como la vela poco a poco va dejando de arder hasta que se extinguela llama. A la vez observa cómo el nivel del agua va subiendo en el interiordel vaso.¿Por qué ocurre esto?Cuando arde una vela tiene lugar una reacción de combustión. Lo que arderealmente no es la mecha que sale de ella, sino la cera o parafina de la queestá hecha. Con el calor la parafina primero funde y luego se evapora. Laparafina en forma gaseosa y en contacto con el oxígeno del aireexperimenta una reacción química en la que se desprende mucha energía(en forma de calor y luz) el resultado es la llama. La reacción química quetiene lugar es: parafina + O2 -------> CO2 + H2OObserva que en la reacción intervienen dos sustancias de partida la parafina(inicialmente sólida) y el oxígeno contenido en el aire (un gas), son losreactivos. A partir de ellos se obtienen dos sustancias totalmente diferentesel dióxido de carbono (un gas) y agua (también en estado gaseoso), son losproductos. Si te fijas bien, verás que en paredes del vaso se empañan,incluso se forman una gotitas de agua. Lo que está ocurriendo es que elvapor de agua, en contacto con las paredes frías, se condensa.La pregunta ahora es: ¿por qué sube el nivel del agua en el interior delvaso?. Puedes intentar responderla tu mismo antes de leer la respuestaen el párrafo siguiente.En la reacción se consume un gas, el oxígeno que forma parte del aire, perose forma otro, el dióxido de carbono obtenido en toda combustión. Resultaque el volumen de dióxido de carbono producido es más pequeño que elvolumen de oxígeno que se consume. El resultado es que en el interior delvaso el volumen de gas final es menor que el inicial. Eso hace que
  • 54. disminuya la presión en el interior y, por ello, sube el agua hasta que lapresión interior es igual a la exterior.Reacciones química:Reacción de precipitaciónEn química se llama precipitado a una sustancia sólida que se forma en elinterior de una disolución. En esta experiencia vamos a ver cómo a partirde una reacción química obtenemos un precipitado.Material que vas a necesitar: • Vaso pequeño o copa • Un papel de filtro (de los que se utilizan para el café) • Leche • Refresco de cola • Agua tónica • Vinagre • Limón¿Qué vamos a ver?En este experimento vamos a obtener precipitados a partir de productoscaseros. En realidad, vamos a observar cómo la caseína (proteína contenidaen la leche) precipita en un medio ácido.La leche es una mezcla de proteínas, lípidos y glúcidos en un medioacuoso. Entre las proteínas disueltas en la leche, la más importante es lacaseína. Cuando esta proteína se encuentra en un medio ácido se producesu desnaturalización, tiene lugar una reacción química que altera suestructura, y deja de ser soluble en agua lo que provoca que precipite.En el experimento vamos a ver cómo al poner la leche en contacto condiversos medios ácidos se produce la precipitación de la caseína.¿Qué debes hacer?Experimento 1 • Pon un poco de leche en una copa o en un vaso pequeño • Añade unas gotas de vinagre. Observa bien lo que ocurre. • Deja el vaso con su contenido en reposo durante un tiempo. ¿Qué observas? • Separa ahora el sólido del líquido utilizando un filtro (también sirve un trapo o un pañuelo). ¿Qué observas? ¿Qué propiedades tiene el sólido obtenido?
  • 55. Experimento 2 • Repite la experiencia anterior haciendo reaccionar la leche con otras sustancias: refresco de cola, agua tónica, zumos, etc. • Sigue investigando.Sigue experimentandoPuedes seguir investigando otras sustancias que tengan la propiedad dehacer precipitar la caseína de la leche.Reacciones química:Reacción con desprendimiento de gasesEn esta experiencia vamos a estudiar, utilizando sustancias que puedesencontrar fácilmente en casa, una reacción química en la que se desprendengases.Material que vas a necesitar: • Un vaso • Una cucharilla • Bicarbonato del que se vende en las farmacias • Vinagre • Limón•¿Qué vamos a ver?En la experiencia vamos a ver cómo reacciona el bicarbonato de sodio(NaHCO3) con sustancias que tienen un carácter ácido. Podrás ver cómo sedescompone el bicarbonato y se desprende un gas, el dióxido de carbono.Esto ocurre porque el vinagre y el zumo de limón son sustancias que llevandisueltos ácidos: ácido acético, en el caso del vinagre, y ácido cítrico, en elcaso del limón.La reacción química que tiene lugar es la siguiente: NaHCO3 + HAc ----> NaAc + CO2 + H2OLos productos que se obtienen son: una sal (NaAc) que queda disuelta en elagua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) que al ser un gas burbujea a travésdel líquido.¿Qué debes hacer?Experimento 1 • En el fondo de un vaso, o en un plato, coloca un poco de bicarbonato de sodio en polvo.
  • 56. • Deja caer sobre él unas gotas de vinagre. ¿Qué ocurre? Observa el efecto del gas que se desprende. • Repite la experiencia utilizando zumo de limón en vez de vinagre. • Haz otros experimentos para ver si el bicarbonato reacciona con otras bebidas ácidas (por ejemplo, zumo de naranja, zumo de manzana, refresco de cola, etc.).Experimento 2 • Prepara una disolución con 1 cucharadita de bicarbonato en medio vaso de agua. • Utiliza una parte de la disolución para ver cómo reacciona con el vinagre y otra para el zumo de limón. • Repite la experiencia con disoluciones más concentradas de bicarbonato (2, 3 cucharaditas, etc.) y compara los resultados obtenidos con los del caso anterior. ¿Observas diferencias? ¿Cuáles? •Sigue experimentandoAhora podemos intentar recoger el gas (dióxido de carbono) que hemosobtenido. Para ello vamos a repetir el experimento 2 utilizando una botella,en vez de un vaso, y un globo. • Pon vinagre en una botella. • En un globo pon una cucharadita de bicarbonato. • Sujeta el globo en la boca de la botella, con cuidado para que no caiga el bicarbonato. Ya tenemos preparado el experimento. • Levanta el globo y deja caer el bicarbonato sobre el vinagre. Observa como según se va desprendiendo el dióxido de carbono el globo se va hinchando.Puedes probar con distintas cantidades de reactivos (vinagre y bicarbonato)y ver cómo varía la presión del gas en el globo. Precipitaciones corrosivasNadie pone en duda la importancia del agua para la vida y, sin embargo, elhombre a lo largo de su historia ha contaminado ríos, lagos, manantiales,etc. y destruido su flora y fauna. Actualmente, la situación ha cambiado yparece que al ser humano le empieza a interesar la conservación del medioambiente. Así, se investiga en fábricas, facultades y entidades de todo tiposobre la búsqueda de procesos alternativos a los existentes que permitan
  • 57. seguir obteniendo los productos que generan nuestro bienestar perocontaminando menos.En esta actividad vamos a comprobar la importancia de mantener el pH delagua de lluvia dentro de los límites normales; ya que la Naturaleza no escapaz de regular modificaciones importantes del mismo. Esta lluviacontaminada (lluvia ácida) es la responsable del deterioro de monumentos(fachada de la catedral de Burgos, acueducto de Segovia, etc.), muerte delos bosques de coníferas, etc.¿Qué nos hace falta? • Mármol. • Vinagre. • Sistema de goteo, por ejemplo un cuentagotas. • Planta•¿Qué vamos a hacer?El pH de la lluvia es de por sí ligeramente ácido, razón por la cual seconsidera lluvia ácida a aquellas precipitaciones con un pH inferior a 5,6 yno a 7 (pH neutro). En esta actividad simularemos dicha lluvia empleandodiferentes vinagres.Sobre una placa de mármol se dejará caer gota a gota el vinagre. En pocotiempo se observará como va apareciendo un surco en la misma, debido ala reacción del vinagre con el carbonato de calcio (mármol).Mármol + Vinagre -----> GasCarbonato de calcio + Ácido acético -----> Dióxido de carbono +Acetato de calcio + AguaTras un par de horas de goteo continuo el resultado es el que se observa enlas fotografías adjuntas.Recoge en un recipiente el vinagre que escurre del mármol; ya que esreutilizable por lo que no se debe tirar sino poner nuevamente en contactocon la placa.
  • 58. Completa tu experimento1.- Si aproximas tu oído a la placa oirás un leve burbujeo debido aldesprendimiento de un gas, el dióxido de carbono. Éste sonido se hará másperceptible si sumerges una porción de la placa de mármol en un recipienteque contiene vinagre e incluso se verán las burbujas.2.- Si se emplean diferentes vinagres (de manzana, vino, etc.) se simularánlluvias de diferente acidez y se observará que cuanto menor es el pH, o loque es igual, más ácida sea la lluvia, mayor es el deterioro del mármol.3.- Si se aumenta la frecuencia de goteo la corrosión será más rápida, aligual que si el mármol está finamente dividido o no pulido.4.- Se puede comprobar la influencia de la lluvia ácida en la muerte de laflora si se riega una planta con vinagre. No es necesario que riegues laplanta hasta su destrucción, así que una vez que observes su deteriorocomienza a regarla con agua. Recuerda que las plantas son organismosvivos y que se debe respetar el medio ambiente.Extracción y separación de pigmentos fotosintéticosLa fotosíntesis, proceso que permite a los vegetales obtener la materia y laenergía que necesitan para desarrollar sus funciones vitales, se lleva a cabogracias a la presencia en las hojas y en los tallos jóvenes de pigmentos,capaces de captar la energía lumínica.Entre los distintos métodos que existen para separar y obtener esospigmentos se encuentra el de la cromatografía, que es una técnica quepermite la separación de las sustancias de una mezcla y que tienen unaafinidad diferente por el disolvente en que se encuentran. De tal maneraque al introducir una tira de papel en esa mezcla el disolvente arrastra condistinta velocidad a los pigmentos según la solubilidad que tengan y lossepara, permitiendo identificarlos perfectamente según su color.PIGMENTO COLOR Clorofila A Verde azulado Clorofila B Verde amarillento Carotenos Naranja Xantofilas Amarillo
  • 59. La técnica que se describe a continuación se puede realizar sin ningúnproblema en casa.Material que vas a necesitar:Hojas de espinaca o de cualquier planta cortadas en pedazos. Alcohol de 96 (sirve el que utilizamos para desinfectar las heridas Un mortero Dos filtros de café Un embudo Un vaso Una pinza de la ropa¿Qué vamos a hacer? 1. Coloca en el mortero las hojas que hayas elegido, añade un poco de alcohol y tritúralas hasta que el alcohol adquiera un tinte verde intenso. 2. Filtra el líquido utilizando el embudo en el que habrás puesto el filtro de café. 3. Recorta unas tiras de papel del otro filtro e introdúcelas en el vaso hasta que toquen su fondo procura que se mantengan verticales ayudándote con la pinza 4. Espera 30 minutos y aparecerán en la parte superior de la tira de papel unas bandas de colores que señalan a los distintos pigmentos.Fabricando jabónLa obtención de jabón es una de las síntesis químicas mas antiguas.Fenicios, griegos y romanos ya usaban un tipo de jabón que obteníanhirviendo sebo de cabra con una pasta formada por cenizas de fuego deleña y agua (potasa).Un jabón es una mezcla de sales de ácidos grasos de cadenas largas. Puedevariar en su composición y en el método de su procesamiento:Si se hace con aceite de oliva, es jabón de Castilla; se le puede agregaralcohol, para hacerlo transparente; se le pueden añadir perfumes,colorantes, etc.; sin embargo, químicamente, es siempre lo mismo y cumplesu función en todos los casos.
  • 60. A lo largo de los siglos se ha fabricado de forma artesanal, tratando lasgrasas, en caliente, con disoluciones de hidróxido de sodio o de potasio.Aún, hoy en día, se hace en casa a partir del aceite que sobra cuando sefríen los alimentos.Si quieres hacer una pequeña cantidad dejabón sólo necesitas aceite usado, agua ysosa cáustica (hidróxido de sodio), productoque puede comprarse en las droguerías.Material que vas a necesitar:Recipiente de barro, metal o cristal.Cuchara o palo de madera.Caja de madera.250 mL de aceite.250 mL de agua.42 g de sosa cáustica.PRECAUCIÓN: La sosa cáustica es muy corrosiva y debes evitar queentre en contacto con la ropa o con la piel. En caso de manchartelávate inmediatamente con agua abundante y jabón.¿Qué vamos a hacer?Echa en un recipiente, la sosa cáustica y añade el agua ¡mucho cuidado!,no toques en ningún momento con la mano la sosa cáustica, porque puedequemarte la piel! Al preparar esta disolución observarás que se desprendecalor, este calor es necesario para que se produzca la reacción.Añade, poco a poco, el aceite removiendo continuamente, durante al menosuna hora. Cuando aparezca una espesa pasta blanquecina habremosconseguido nuestro objetivo. Si quieres que el jabón salga más blancopuedes añadir un producto blanqueante, como un chorrito de añil; para quehuela bien se puede añadir alguna esencia (limón, fresa).A veces ocurre que por mucho que removamos, la mezcla está siemprelíquida, el jabón se ha “cortado”. No lo tires, pasa la mezcla a una cacerolay calienta en el fuego de la cocina. Removiendo de nuevo aparecerá al finel jabón.Echa la pasta obtenida en una caja de madera para que vaya escurriendo ellíquido sobrante. Al cabo de uno o dos días puedes cortarlo en trozos conun cuchillo. Y ya está listo para usar:NO OLVIDES: lavar las manos, el cabello, la ropa, los suelos, etc.Observa que el jabón que hemos conseguido es muy suave al tacto, debidoa que lleva glicerina que se obtiene como subproducto de la reacción.
  • 61. Si quieres más cantidad puedes utilizar, por ejemplo, las siguientesproporciones: 3 Litros de aceite, 3 litros de agua, ½ kg de sosa cáustica. Extracción del ADN de una cebolla La extracción de ADN requiere una serie de etapas básicas. En primerlugar tienen que romperse la pared celular y la membrana plasmática parapoder acceder al núcleo de la célula. A continuación debe rompersetambién la membrana nuclear para dejar libre el ADN. Por último hay queproteger el ADN de enzimas que puedan degradarlo y para aislarlo hay quehacer que precipite en alcohol.El material que se necesita es fácil de encontrar y el procedimiento essencillo. MATERIAL:Una cebolla grande frescaDetergente lavaplatosSalAgua destiladaZumo de piña o papaya (lechosa)Alcohol de 96º muy frío (puede sustituirse por vodka helado)Un vaso de los de aguaUn vaso de cristal alto (se mantiene en la nevera hasta que vaya autilizarse)Un cuchilloUna varilla de cristalUna batidora ¿Cómo hacerlo?Corta la zona central de la cebolla en cuadradosEn un vaso de agua echa 3 cucharaditas de detergente lavaplatos y una desal y añade agua destilada hasta llenar el vaso.Mezcla esta solución con los trozos de cebollaLicúa el conjunto, con la batidora, a velocidad máxima durante 30segundosFiltra el líquido obtenido con un filtro de caféLlena hasta la mitad aproximadamente un vaso de cristal alto con ladisolución filtradaAñade 3 cucharaditas de café de zumo de piña o lechosa y mezcla bienAñade un volumen de alcohol muy frío equivalente al del filtrado,cuidadosamente, haciéndolo resbalar por las paredes del vaso para queforme una capa sobre el filtrado. Puedes utilizar la varilla de vidrio o unacucharilla para ayudarte.
  • 62. Deja reposar durante 2 ó 3 minutos hasta que se forme una zona turbiaentre las dos capas. A continuación introduce la varilla y extrae una marañade fibras blancas de ADN.¿Qué ha ocurrido?La solución de lavaplatos y sal ayudada por la acción de la licuadora escapaz de romper la pared celular y las membranas plasmática y nuclear.Los zumos de piña y papaya contienen un enzima, la papaína, quecontribuye a eliminar las proteínas que puedan contaminar el ADN.El alcohol se utiliza para precipitar el ADN que es soluble en agua pero,cuando se encuentra en alcohol se desenrolla y precipita en la interfaseentre el alcohol y el agua. DISEÑOS EXPERIMENTALES DE INVESTIGACIÓN; PREEXPERIMENTOS, EXPERIMENTOS “VERDADEROS” Y CUASI EXPERIMENTOS ¿QUÉ ES UN DISEÑO DE INVESTIGACIÓN? Una vez definido el tipo de estudio a realizar y establecer lashipótesis de investigación, el investigador debe concebir la manera prácticay concreta de responder a las preguntas de investigación. Esto implicaseleccionar o desarrollar un diseño de investigación y aplicarlo al contextoparticular de su estudio. Diseño se refiere al plan o estrategia concebidapara responder a las preguntas de investigación. El diseño señala alinvestigador lo que debe hacer para alcanzar sus objetivos de estudio,contestar las interrogantes que se ha planteado y analizar la certeza de lashipótesis formuladas en un contexto en particular.Si el diseño está concebido, el producto final de un estudio tendrá mayoresposibilidades de ser válido. No es lo mismo seleccionar un tipo de diseñoque otro; cada uno tiene sus características propias. La precisión de lainformación obtenida puede variar en función del diseño o estrategiaelegida.
  • 63. ¿DE QUÉ TIPOS DE DISEÑOS DISPONEMOS PARAINVESTIGAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO?El autor de este libro no considera que un tipo de investigación sea mejorque otro (experimental versus no experimental). “Los dos tipos deinvestigación son relevantes y necesarios, tienen un valor propio y ambosdeben llevarse a cabo”. La elección sobre qué clase de investigación ydiseño específico debemos seleccionar, depende de los objetivos trazados,las preguntas planteadas, el tipo de estudio a realizar (exploratorio,descriptivo, correlacionar o explicativo) y las hipótesis formuladas. ¿QUÉ ES UN EXPERIMENTO?Experimento, tiene dos acepciones, una general y una particular. La reglageneral se refiere a “tomar una acción” y después observar lasconsecuencias. Se requiere la manipulación intencional de una acción paraanalizar sus posibles efectos y la aceptación particular (sentido científico).“Un estudio de investigación en el que se manipulan deliberadamente una omás variables independientes (supuestas efectos), dentro de una situaciónde control para el investigador”.¿CUÁL ES EL PRIMER REQUSITO DE UN EXPERIMENTOPURO?El primer requisito es la manipulación intencional de una o más variablesindependientes. La variable independiente es considerada como supuestacausa en una relación entre variables; es la condición antecedente, y alefecto provocado por dicha causa se le denomina variable dependiente(consecuente).El investigador no puede incluir en su estudio a dos o más variablesindependientes.Un experimento se lleva a cabo para analizar si una o más variablesindependientes afectan a una o más variables dependientes y por qué lohacen. En un auténtico experimento, la variable independiente resulta deinterés para el investigador por ser la variable que se hipotetiza, que seráuna de las causas que producen el efecto supuesto. Para obtener respuestade esta relación causal supuesta, el investigador manipula la variableindependiente y observa si la dependiente varía o no. Manipular es hacervariar o dar distintos valores a la variable independiente.La variable dependiente se mideLa variable dependiente no se manipula, sino que se mide para ver elefecto de que la manipulación de la variable independiente tienes de ella.Grados de manipulación de la variable independiente
  • 64. La manipulación o variación de una variable independiente puederealizarse en dos o más grados. El nivel mínimo de manipulación es dos:presencia-ausencia de la variable independiente. Cada nivel o grado demanipulación implica un grupo en el experimento.Presencia-ausenciaImplica un grupo a la presencia de la variable independiente y otro no.Luego los dos grupos son comparados para ver si el grupo que fue expuestoa la variable independiente difiere del grupo que no fue expuesto. Al primergrupo se le conoce como “grupo experimental” y al segundo se ledenomina “grupo de control”.A la presencia de la variable independiente se le llama “tratamientoexperimental” o “estímulo experimental”.En general, en un experimento puede afirmarse lo siguiente: si en ambosgrupos todo fue “igual” menos la exposición a la variable independiente, esmuy razonable pensar que las diferencias entre los grupos se deban a lapresencia-ausencia de la variable independiente.Más de dos gradosSe puede hacer variar o manipular la variable independiente encantidades o grados.Manipular la variable independiente en varios niveles tiene la ventaja deque no sólo se puede determinar si la presencia de la variable independienteo tratamiento experimental tiene un efecto, sino también si distintos nivelesde la variable independiente se producen diferentes efectos. Es decir, si lamagnitud del efecto (Y) depende de la intensidad del estímulo (X1, X2, X3,etcétera).Debe haber al menos dos niveles de variación y ambos tendrán que diferirentre sí. Cuantos más niveles mayor información, pero el experimento se vacomplicando: cada nivel adicional implica un grupo más.Modalidades de manipulación en lugar de gradosLa variación es provocada por categorías distintas de la variableindependiente que no implican en sí cantidades.En ocasiones, la manipulación de la variable independiente conlleva unacombinación de cantidades y modalidades de ésta.
  • 65. Finalmente, es necesario insistir que cada nivel o modalidad implica, almenos, un grupo. Si tiene tres niveles (grados) o modalidades, se tendrántres grupos como mínimo.¿CÓMO SE DEFINE LA MANERA EN QUE SE MANIPULARÁNLAS VARIABLES INDEPENDIENTES?Al manipular una variable independiente es necesario especificar qué seva a entender por esa variable en el experimento. Es decir, trasladar elconcepto teórico a un estímulo experimental en una serie de operaciones yactividades concretas a realizar.Guía para sortear dificultadesPara definir cómo se va a manipular una variable es necesario:Consultar experimentos antecedentes para ver si en éstos resultó la formade manipular la variable. Es imprescindible analizar si la manipulación deesos experimentos pueden aplicarse al contexto específico del nuestrocómo pueden ser extrapoladas a nuestra situación experimental.Evaluar la manipulación antes de que conduzca el experimento. Hayvaras preguntas para evaluar su manipulación : ¿las variablesexperimentales representan la variable conceptual que se tiene en mente?,¿los deferentes niveles de variación de la variable independiente harán quelos sujetos se comporten diferente? Si la manipulación es errónea puedepasar que: 1. el experimento no sirva para nada; 2. vivamos en el error; y 3.tengamos resultados que no nos interesan.Si la presencia de la variable independiente en el o los gruposexperimentales es débil probablemente no se encontrarán efectos, pero noporque no pueda haberlos.Incluir verificaciones para la manipulación. Cuando se utilizan sereshumanos hay varias formas de verificar si realmente funcionó lamanipulación. La primera es entrevistar a los sujetos. Una segunda formaes incluir mediciones relativas a la manipulación durante el experimento.¿CUÁL ES EL SEGUNDO REQUISITO DE UN EXPERIMENTO“PURO”?El segundo requisito es medir el efecto que la variable independiente tieneen la variable dependiente. Esto es igualmente importante y como en lavariable dependiente se observa el efecto, la medición debe ser válida yconfiable. Si no podemos asegurar que se midió adecuadamente, losresultados no servirán.En la planeación de un experimento se debe precisar cómo se van amanipular las variables independientes y cómo a medir las dependientes.
  • 66. ¿CUÁNTAS VARIABLES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTESDEBEN INCLUIRSE EN UN EXPERIMENTO?No hay reglas para ello; depende de cómo haya sido planteado elproblema de investigación y las limitaciones que haya. Claro está que,conforme se aumenta el número de variables independientes, aumentan lasmanipulaciones que deben hacerse y el número de grupos requeridos parael experimento. Y entraría en juego el segundo factor mencionado(limitantes).Por otra parte, podría decidir en cada caso (con una, dos, tres o másvariables independientes) medir más de una variable dependiente para verel efecto de las independientes en distintas variables. Al aumentar lasvariables dependientes, no tienen que aumentarse grupos, porque estasvariables no se manipulan. Lo que aumenta es el tamaño de la medición(cuestionarios con más preguntas, mayor número de observaciones,entrevistas más largas, etcétera) porque hay más variables que medir.¿CUÁL ES EL TERCER REQUISITO DE UN EXPERIMENTO“PURO”?El tercer requisito que todo experimento “verdadero” debe cumplir es elcontrol o validez interna de la situación experimental. El término“control” tiene diversas connotaciones dentro de la experimentación. Sinembargo, su acepción más común es que, si en el experimento se observaque una o más variables independientes hacen variar a las dependientes, lavariación de estas últimas se deba a la manipulación y no a otros factores ocausas; si se observa que una o más independientes no tienen efecto sobrelas dependientes, se pueda estar seguro de ello. En términos coloquiales,“control” significa saber qué está ocurriendo realmente con la relaciónentre las variables independientes y las dependientes.Cuando hay control podemos conocer la relación causal. En la estrategiade la investigación experimental, “el investigador no manipula una variablesólo para comprobar lo que le ocurre con al otra, sino que al efectuar unexperimento es necesario realizar una observación controlada”.Lograr “control” en un experimento es controlar la influencia de otrasvariables extrañas en las variables dependientes, para que así podamossaber realmente si las variables independientes tienen o no efecto en ladependientes.Fuentes de validación internaExisten diversos factores o fuentes que pueden hacer que nos confundamosy no sepamos si la presencia de una variable independiente surte o no unverdadero efecto. Se trata de explicaciones rivales a la explicación de quelas variables independientes afectan a las dependientes. A estas
  • 67. explicaciones se les conoce como fuentes de invalidación interna porqueatentan contra la validez interna de un experimento. La validez interna serelaciona con la calidad del experimento y se logra cuando hay control,cuando los grupos difieren entre sí solamente en la exposición a la variableindependiente (presencia-ausencia o en grados), cuando las mediciones dela variable dependiente son confiables y válidas, y cuando el análisis es eladecuado para el tipo de datos que estamos manejando. El control en unexperimento se alcanza eliminando esas explicaciones rivales o fuentes deinvalidación interna. 1. Historia. Acontecimientos que ocurren durante el desarrollo del experimento, afectan a al variable dependiente y pueden confundir los resultados experimentales. 2. Maduración. Procesos internos de los participantes que operan como consecuencia del tiempo y que afectan los resultados del experimento (cansancio, hambre, aburrición, aumento en la edad y cuestiones similares). 3. Inestabilidad. Poca o nula confiabilidad de las mediciones, fluctuaciones en las personas seleccionadas o componentes del experimento, o inestabilidad autónoma de mediciones repetidas aparentemente “equivalentes”. 4. Administración de pruebas. Se refiere al efecto que puede tener la aplicación de una prueba sobre las puntuaciones de pruebas subsecuentes. 5. Instrumentación. Esta fuente hace referencia a cambios en los instrumentos de medición o en os observadores participantes que pueden producir variaciones en los resultados que se obtengan. 6. Regresión estadística. Provocado por una tendencia que los sujetos seleccionados sobre la base de puntuaciones extremas, muestran a regresar, en pruebas posteriores, aun promedio en la variable en la que fueron seleccionados. 7. Selección. Elegir los sujetos de tal manera que los grupos no sean equiparables. Es decir, si no se escogen los sujetos de los grupos asegurándose su equivalencia, la selección puede resultar tendenciosa. 8. Mortalidad experimental. Se refiere a diferencias en la pérdida de participantes entre los grupos que se comparan. 9. Interacción entre selección y maduración. Se trata de un efecto de maduración que no es igual en los grupos del experimento, debida a algún factor de selección. La selección da origen a diferentes tasas de maduración a cambio autónomo entre grupos. 10.Otras interacciones.
  • 68. El experimentador como fuente de invalidación internaOtra razón que puede atentar contra la interpretación correcta y certera delos resultados de un experimento es la interacción entre los sujetos y elexperimentador, la cual puede ocurrir de diferentes formas. Los sujetospueden entrar al experimento con ciertas actitudes, expectativas yprejuicios que pueden alterar su comportamiento durante el estudio.Recordemos que las personas que intervienen en un experimento, de unamanera u otra, tienen motivos precisamente para esa participación y supapel será activo en muchas ocasiones.El mismo experimentador puede afectar los resultados de la investigación,pues no es un observador pasivo que no interactúa, sino un observadoractivo que puede influir en los resultados del estudio. Además tiene unaserie de motivos que lo llevan a realizar su experimento y desea probar suhipótesis. Ello puede conducir a que afecte el comportamiento de lossujetos en dirección de su hipótesis.Tampoco los sujetos que participan en el experimento deben conocer lashipótesis y condiciones experimentales; incluso frecuentemente esnecesario distraerlos de los verdaderos propósitos del experimento, aunqueal finalizar éste se les debe dar una explicación completa del experimento.¿CÓMO SE LOGRA EL CONTROL Y LA VALIDEZ INTERNA?El control en un experimento logra la validez interna, y el control sealcanza mediante: 1. varios grupos de comparación (dos como mínimo); y2. equivalencia de los grupos en todo, excepto la manipulación de lasvariables independientes.Varios grupos de comparaciónEs necesario que en un experimento se tengan por lo menos dos grupos quecomparar. En primer término, porque si nada más se tiene un grupo no sepuede saber si influyeron las fuentes de invalidación interna o no.No lo podemos saber porque no hay medición del nivel de prejuicio alinicio del experimento; es decir, no existe punto de comparación.Con un solo grupo no podemos estar seguros de que los resultados se debenal estímulo experimental o a otras razones. Los “experimentos” con ungrupo se basan en sospechas o en lo que “aparentemente es”, pero faltanfundamentos. Se corre el riesgo de seleccionar sujetos atípicos y el riesgode que intervengan la historia, la maduración, administración de prueba,instrumentaciones y demás fuentes de invalidación interna, sin que elexperimentador se dé cuenta.
  • 69. Por ello, el investigador debe tener al menos un punto de comparación:dos grupos, uno al que se le administra el estímulo y otro al que no (elgrupo de control). Al hablar de manipulación, a veces se requiere tenervarios grupos, cuando se desea averiguar el efecto de distintos niveles dela variable independiente.Equivalencia de los gruposPero para tener control no basta tener dos o más grupos, sino que debenser similares en todo, menos la manipulación de la variable independiente.El control implica que todo permanece constante menos la manipulación.Si entre los grupos que conforman el experimento todo es similar oequivalente, excepto la manipulación de la independiente, las diferenciasentre los grupos pueden atribuirse a ella y no a otros factores (entre loscuales están las fuentes de invalidación interna).Lo mismo debe hacerse en la experimentación de la conducta humana,debemos tener varios grupos de comparación.Los grupos deben ser: inicialmente equivalentes y equivalentes durantetodo el desarrollo del experimento, menos por lo que respecta a la variableindependiente. Asimismo, los instrumentos de medición deben ser iguales yaplicados de la misma manera.Equivalencia inicialImplica que los grupos son similares entre sí al momento de iniciarse elexperimento. Si inicialmente no son equiparables, digamos en cuanto amotivación o conocimientos previos, las diferencias entre los grupos nopodrán ser atribuidas con certeza a la manipulación de la variableindependiente. Queda la duda de si se deben a dicha manipulación o a quelos grupos no eran inicialmente equivalentes.La equivalencia inicial no se refiere a equivalencias entre individuos,porque las personas tenemos por naturales diferencias individuales; sino ala equivalencia entre grupos. Si tenemos en un grupo hay personas muyinteligentes también en el otro grupo. Y así con todas las variables quepuedan afectar a la variable dependiente o dependientes, además de lavariable independiente. El promedio de inteligencia, motivación,conocimientos previos, interés por los contenidos y demás variables, debeser el mismo en los dos grupos. Si bien no exactamente el mismo, no debehaber una diferencia significativa en esas variables entre los grupos.Equivalencia durante el experimentoDurante el experimento los grupos deben mantenerse similares en losaspectos concernientes al tratamiento experimental excepto excepto en la
  • 70. manipulación de la variable independiente: mismas instrucciones (salvovariaciones parte de esa manipulación), personas con las que tratan lossujetos, maneras de recibirlos, lugares con características semejantes(iguales objetos en las habitaciones o cuartos, clima, ventilación, sonidoambiental, etc.), misma duración del experimento, mismo momento y en fintodo lo que sea parte del experimento. Cuanto mayor sea la equivalenciadurante su desarrollo, mayor control y posibilidad de que, si observamos ono efectos, estemos seguros de que verdaderamente los hubo o no.Cuando trabajamos simultáneamente con varios grupos, es difícil que laspersonas que dan las instrucciones y vigilan el desarrollo de los grupossean las mismas.¿Cómo se logra la equivalencia inicial?: asignación al azarExiste un método para alcanzar esta equivalencia: la asignación aleatoria oal azar de los sujetos a los grupos del experimento. La asignación al azarnos asegura probabilísticamente que dos o más grupos son equivalentesentre sí. Es una técnica de control que tiene como propósito dar alinvestigador la seguridad de que variables extrañas, conocida odesconocidas, no afectarán sistemáticamente los resultados del estudio.Esta técnica diseñada por Sir Ronald A. Fisher, funciona para hacerequivalentes a grupos.La asignación al azar puede llevarse a cabo mediante pedazos de papel. Seescribe el nombre de cada sujeto (o algún tipo de clave que lo identifique)en uno de los pedazos de papel, luego se juntan todos los pedazos en algúnrecipiente, se revuelven y se van sacando sin ver para formar los grupos.Cuando se tienen dos grupos, la aleatorización puede llevarse a caboutilizando una moneda no cargada. Se lista a los sujetos y se designa quélado de la moneda va a significar el grupo 1 y qué lado el grupo 2.Otra es utilizar una tabla de números aleatorios que incluye números del 0al 9, y su secuencia es totalmente al azar (no hay orden, no patrón osecuencia). Primero, se selecciona al azar una página de la tablapreguntándole un número del 1 al X número de páginas que contenga latabla. En la página seleccionada se elige un punto cualquiera (biennumerando columnas o renglones y eligiendo al azar una columna orenglón, o bien cerrando los ojos y colocando la punta de un lápiz sobrealgún punto de la página). Posteriormente, se lee una secuencia de dígitosen cualquier dirección (vertical, horizontal o diagonalmente). Una vez quese obtuvo dicha secuencia, se enumeran los nombres de los sujetos por
  • 71. orden alfabético o de acuerdo con un ordenamiento al azar, colocando cadanombre junto a un dígito, nones a un grupo y los pares al otro.La asignación al azar produce control, pues las variables que deben sercontroladas (variables extrañas y fuentes de invalidación interna) sondistribuidas de la misma manera en los grupos del experimento. Así lainfluencia de otras variables que no sean la independencia se mantieneconstante porque éstas no pueden ejercer ninguna influencia diferencial enla variable dependiente o variables dependientes.La asignación aleatoria funciona mejor cuanto mayor sea el número desujetos con que se cuenta para el experimento, es decir, cuanto mayor sea eltamaño de los grupos. Los autores recomiendan que para cada grupo setengan, por lo menos, 15 personas.Otra técnica para lograr la equivalencia inicial: el emparejamientoOtro método para intentar hacer inicialmente equivalentes los grupos es elemparejamiento o técnica de apareo (matching). El proceso consiste enigualar a los grupos en relación con alguna variable específica, que puedeinfluir de modo decisivo en la variable dependiente o las variablesdependientes.El primer paso es elegir a esa variable de acuerdo con algún criterioteórico. La variable seleccionada debe estar muy relacionada con lasvariables dependientes. Debe pensarse cuál es la variable cuya influenciasobre los resultados del experimento resulta más necesario controlar ybuscar el apareo de los grupos en esa variable.El segundo caso consiste en obtener una medición de la variable elegidapara emparejar a los grupos. Esta medición puede existir o puedeefectuarse entes del experimento.El tercer paso consiste en ordenar a los sujetos en la variable sobre lacual se va a efectuar el emparejamiento (de las puntuaciones más altas alas más bajas).El cuarto paso es formar parejas según la variable de apareamiento e irasignado a cada integrante de cada pareja a los grupos del experimento,buscando un balance entre dichos grupos.También podría intentarse emparejar los grupos en dos variables, peroambas deben estar relacionadas, porque de lo contrario puede resultar muydifícil el emparejamiento.La asignación al azar es la técnica ideal para lograr la equivalencia inicial
  • 72. La asignación al azar es un mejor método para hacer equivalentes losgrupos (más preciso y confiable). El emparejamiento no la sustituye. Encambio, la aleatorización garantiza que otras variables no van a afectar a lasdependientes ni confundir al experimentador. La bondad de la asignación alazar de los sujetos a los grupos de un diseño experimental es que elprocedimiento garantiza absolutamente que en promedio los sujetos nodiferirán en ninguna característica más de lo que pudiera esperarse por puracasualidad, antes de que participen en los tratamientos experimentales. PREEXPERIMENTOSLos preexperimentos se llaman así, porque su grado de control es mínimo.1. Estudio de caso con una sola mediciónConsiste en administrar un estímulo o tratamiento a un grupo y despuésaplicar una medición en una o más variables para observar cuál es el niveldel grupo en estas variables.Este diseño no cumple con los requisitos de un “verdadero” experimento.No hay manipulación de la variable independiente. El diseño adolece de losrequisitos para lograr el control experimental: tener varios grupos decomparación. No se puede establecer causalidad con certeza. No secontrolan las fuentes de invalidación interna.2. Diseño de preprueba-postprueba con un solo grupoA un grupo se le aplica una prueba previa al estímulo o tratamientoexperimental: después se le administra el tratamiento y finalmente se leaplica una prueba posterior al tratamiento.El diseño ofrece una ventaja sobre el interior, hay un punto de referenciainicial para ver qué nivel tenía el grupo en las variables dependientes antesdel estímulo. Es decir, hay un seguimiento del grupo. Sin embargo, eldiseño no resulta conveniente para fines científicos: no hay manipulaciónni grupo de comparación y además varias fuentes de invalidación internapueden actuar.Por otro lado, se corre el riesgo de elegir a un grupo atípico o que en elmomento del experimento no se encuentre en su estado normal. Tampocose puede establecer con certeza la causalidad.Los dos diseños preexperimentales no son adecuados para elestablecimiento de relaciones entre la variable independiente y la variabledependiente o dependientes. Son diseño que se muestran vulnerables encuanto a la posibilidad de control y validez interna. Deben usarse sólocomo ensayos de otros experimentos con mayor control.
  • 73. Los diseños preexperimentales pueden servir como estudiosexploratorios, pero sus resultados deben observarse con precaución. Deellos no pueden sacarse conclusiones seguras de investigación. Abren elcamino, pero de ellos deben derivarse estudios más profundos. EXPERIMENTOS “VERDADEROS”Los experimentos “verdaderos” son aquellos que reúnen los dos requisitospara lograr el control y la validez interna: 1) grupos de comparación(manipulación de la variable independiente o de varias independientes); y2) equivalencia de los grupos. Pueden abracar yuna o más variablesindependientes y una o más dependientes. Pueden utilizar prepruebas ypostpruebas para analizar la evolución de los grupos antes y después deltratamiento experimental. La postprueba es necesaria para determinar losefectos de las condiciones experimentales.1. Diseño con postpruebas únicamente y grupo de controlEste diseño incluye dos grupos, uno recibe el tratamiento experimental y elotro no(grupo de control). Es decir, la manipulación de la variableindependiente alcanza sólo dos niveles: presencia y ausencia. Los sujetosson asignados a los grupos de manera aleatoria. Después de que concluye elperiodo experimental, a ambos grupos se les administra una medición sobrela variable dependiente en estudio.En este diseño, la única diferencia entre los grupos debe ser la presencia-ausencia de la variable independiente.La prueba estadística que suele utilizarse en este diseño para comparar alos grupos es la prueba “t” para grupos correlacionados, al nivel demedición por intervalos.El diseño con postprueba únicamente y grupo de control puede extendersepara incluir más de dos grupos, se usan dos o más tratamientosexperimentales, además del grupo de control.Si se carece de grupo de control, el diseño puede llamarse “diseño congrupos aleatorizados y postprueba únicamente”.En el diseño con postprueba únicamente y grupo de control, así como ensus posibles variaciones y extensiones, se logra controlar todas las fuentesde invalidación interna.2. Diseño con preprueba-postprueba y grupo de controlEste diseño incorpora la administración de prepreubas a los grupos quecomponen el experimento. Los sujetos son asignados al azar a los grupos,después a éstos se les administra simultáneamente la preprueba, un grupo
  • 74. recibe el tratamiento experimental y otro no (es el grupo de control); yfinalmente se les administra, también simultáneamente una postprueba.La adición de la preprueba ofrece dos ventajas: primera, las puntuacionesde las prepruebas pueden usarse para fines de control en el experimento, alcompararse las prepruebas de los grupos se puede evaluar qué tan adecuadafue la aleatorización. La segunda ventaja reside en que se puede analizar elpuntaje ganancia de cada grupo (la diferencia entre la preprueba y lapostprueba).El diseño controla todas las fuentes de invalidación interna por las mismasrazones que se argumentaron en el diseño anterior (diseño con postpruebaúnicamente y grupo de control). Lo que influye en un grupo deberá influirde la misma manera en el otro, para mantener la equivalencia de los grupos. ¿QUÉ ES LA VALIDEZ EXTERNA?Un experimento debe buscar ante todo validez interna; es decir, confianzaen los resultados. Lo primero es eliminar las fuentes que atentan contradicha validez. Es muy deseable que el experimento tenga validez externa.La validez externa se refiere a qué tan generalizables son los resultados deun experimento a situaciones no experimentales y a otros sujetos opoblaciones.Fuentes de invalidación externaFactores que pueden amenazar la validez externa, los más comunes son lossiguientes:1. Efecto reactivo o de interacción de las pruebasSe presenta cuando la preprueba aumenta o disminuye la sensibilidad o lacalidad de la reacción de los sujetos a la variable experimental, haciendoque los resultados obtenidos para una población con preprueba no puedengeneralizarse a quienes forma parte de esa población pero sin preprueba.2. Efecto de interacción entre los errores de selección y el tratamientoexperimentalEste factor se refiere a que se elijan personas con una o variascaracterísticas que hagan que le tratamiento experimental produzca unefecto, que no se daría si las personas no tuvieran esas características.3. Efectos reactivos de los tratamientos experimentalesLa “artificialidad” de las condiciones puede hacer el contexto experimentalresulte atípico respecto a la manera en que se aplica regularmente eltratamiento.
  • 75. 4. Interferencia de tratamientos múltiplesSi los tratamientos no son de efecto reversible; es decir, si no se puedenborrar sus efectos, las conclusiones solamente podrán hacerse extensivas alas personas que experimentaron la misma secuencia de tratamientos.5. Imposibilidad de replicar los tratamientosCuando los tratamientos son tan complejos que no pueden replicarse ensituaciones no experimentales, es difícil, es difícil generalizar a éstas.Para lograr una mayor validez externa, es conveniente tener grupos lo másperecidos posible a la mayoría de las personas a quienes se deseageneralizar y repetir el experimento varias veces con diferentes grupos(hasta donde el presupuesto y los costos de tiempo lo permitan). También,tratar de que el contexto experimental sea lo más similar posible alcontexto que se pretende generalizar.¿CUÁLES PUEDEN SER LOS CONTEXTOS DEEXPERIMENTOS?Se han distinguido dos contextos en donde puede tomar lugar un diseñoexperimental: laboratorio y campo, Experimento de laboratorio: “unestudio de investigación en el que la variancia” (efecto) “de todas o casitodas las variables independientes influyentes posibles no pertinentes alproblema inmediato de la investigación se mantiene reducida” (reducido elefecto) “en un mínimo”. Experimento de campo: “un estudio deinvestigación en una situación realista en la que una o más variablesindependientes son manipuladas por el experimentador en condiciones tancuidadosamente controladas como lo permite la situación”. La diferenciaesencial entre ambos contextos es la “realidad” con que los experimentos sellevan a cabo, el grado en que el ambiente es natural para los sujetos.Los experimentos de laboratorio generalmente logran un control másriguroso que los experimentos de campo, pero antes estos últimos suelentener mayor validez externa. Ambos tipos de experimento son deseables.Algunos han acusado a los experimentos de laboratorio de “artificialidad”,de tener poca validez externa, pero los objetivos primarios de unexperimento verdadero son descubrir relaciones (efectos) en condiciones“puras” y no contaminadas, probar predicciones de teorías y refinar teoríase hipótesis.¿QUÉ TIPO DE ESTUDIO SON LOS EXPERIMENTOS?
  • 76. Debido a que analizan las relaciones entre una o varias variablesindependientes y una o varias dependientes y los efectos causales de lasprimeras sobre las segundas.EMPAREJAMIENTO EN LUGAR DE ASIGNACIÓN AL AZAREste método es menos preciso que la asignación al azar. Sin embargo, si selleva a cabo con rigor, se tienen grupos grandes y se posee información queindica que los grupos no son diferentes, se puede lograr un alto grado deequivalencia inicial entre grupos.¿QUÉ OTROS EXPERIMENTOS EXISTEN?:CUASIEXPERIMENTOSLos diseños cuasiexperimentales también manipulan deliberadamente almenos una variable independiente, solamente que difieren de losexperimentos “verdaderos” en el gardo de seguridad o confiabilidad quepueda tenerse sobre la equivalencia inicial de los grupos. En los diseñoscuasiexperimentales los sujetos no son asignados al azar a los grupos niemparejados, sino que dichos grupos ya estaban formados antes delexperimento, son grupos intactos.Problemas de los diseños cuasiexperimentalesLa falta de aleatorización introduce posibles problemas de validez interna yexterna.Debido a los problemas potenciales de validez interna, en estos diseños elinvestigador debe intentar establecer la semejanza entre los grupos, estorequiere considerar las características o variables que puedan estarrelacionadas con las variables estudiadas.Los cuasiexperiemntos difieren de los experimentos “verdaderos” en laequivalencia inicial de los grupos (los primeros trabajan con gruposintactos y los segundos utilizan un método para hacer equivalentes a losgrupos). Sin embargo, esto quiere decir que sea imposible tener un caso decuasiexperimento donde los grupos sean equiparables en las variablesrelevantes para el estudio.Tipos de diseños cuasiexperimentalesCon excepción de la diferencia que acabamos de mencionar, loscuasiexperimentos son muy parecidos a los experimentos “verdaderos”. Porlo tanto, podemos decir que hay casi tantos diseños cuasiexperiemntalescomo experimentales “verdaderos”. Sólo que no hay asignación al azar oemparejamiento. Pero por lo demás son iguales, la interpretación essimilar, las comparaciones son las mismas y los análisis estadísticos
  • 77. iguales (salvo que a veces se consideran las pruebas para datos nocorrelacionados).1. Diseño con postprueba únicamente y grupos intactosEste primer diseño utiliza dos grupos: uno recibe el tratamientoexperimental y el otro no. Los grupos son comparados en la postpruebapara analizar si el tratamiento experimental tuvo un efecto sobre la variabledependiente.Si los grupos no son equiparables entre sí, las diferencias en laspostpruebas de ambos grupos pueden ser atribuidas a la variableindependiente pero también a otras razones diferentes, y lo peor es que elinvestigador puede no darse cuenta de ello.Por ello es importante que los grupos sean inicialmente comparables, y quedurante el experimento no ocurra algo que los haga diferentes, conexcepción de la presencia-ausencia del tratamiento experimental.Recuérdese que los grupos son intactos, no se crean, ya se habíanconstituido por motivos diferentes al cuasiexperimento.2. Diseño de prepuebas-postprueba y grupos intactos (uno de ellos decontrol)Este diseño es similar al que incluye postprueba únicamente y gruposintactos, solamente que a los grupos se les administra una preprueba. Lacual puede servir para verificar la equivalencia inicial de los grupos (si sonequiparables no debe haber diferencias significativas entre las prepruebasde los grupos).Las posibles comparaciones entre las mediciones de la variable dependientey las interpretaciones son las mismas que en el diseño experimental depreprueba-postprueba con grupo de control solamente que en este segundodiseño cuasiexperimental, los grupos son intactos y en la interpretación deresultados debemos tomarlo en cuenta. PASOS DE UN EXPERIMENTO O CUASIEXPERIMENTOLos principales pasos en el desarrollo de un experimento ocuasiexperimento, son:Paso 1: Decidir cuántas variables independientes y dependientes deberán ser incluidas en el experimento o cuasiexperimento.Paso 2: Elegir los niveles de manipulación de las variables independientes
  • 78. y traducirlos en tratamientos experimentales.Paso 3: Desarrollar el instrumento o instrumentos para medir la(s) variable(s) dependiente(s).Paso 4: Seleccionar una muestra de personas para el experimento (idealmente representativa de la población).Paso 5: Reclutar a los sujetos del experimento o cuasiexperimento. Esto implica tener contacto con ellos, darles las explicaciones necesarias e indicarles el lugar, día, hora y persona con quien deben presentarse. Siempre es conveniente darles el máximo de facilidades para que acudan al experimento.Paso 6: Seleccionar el diseño experimental o cuasiexperimental apropiado para muestras, hipótesis, objetivos y preguntas de investigación.Paso 7: Planear cómo vamos a manejar a los sujetos que participen en el experimento. Es decir, elaborar una ruta crítica de qué van a hacer los sujetos desde que llegan al lugar del experimento hasta que sePaso 8: retiran (paso a paso). En el caso de experimentos “verdaderos”, dividirlos al azar o emparejarlos; y en el caso de cuasiexperimentos analizarPaso 9: cuidadosamente las propiedades de los grupos intactos. Aplicar las prepruebas (cuando las haya), los tratamientos respectivos (cuando no se trate de grupos de control) y las postpruebas.Resulta conveniente tomar nota del desarrollo del experimento. Ellonos ayudará a analizar la posible influencia de variables extrañas quegeneran diferencias entre los grupos y será un material invaluablepara la interpretación de los resultados. Prof. Felix. E. Diaz (Maestro Sri- Deva Fénix)Director de la T.I.A.C. (Talleres de Investigaciones Alternativas de laCiudadela del Fénix)