Més o menys?

Tercera setmana de març del 2020, confinat a casa per responsabilitat i per recomanació del nostre govern i de les autoritats sanitàries. Aprofito per tornar a donar un nou impuls al bloc, som-hi!

Tots tenim la idea (preconcepte) que quan cremem un material, les restes (cendres) que queden al final han de pesar menys que el combustible inicial perquè hem vist que s’escapaven gasos fruit de la combustió… però què passa si ho comprovem?

Doncs dona una ullada al següent vídeo on “cremem” ferro: la llana de ferro que consisteix en fils molt prims de ferro té molta superfície i, per tant, amb la presència d’una flama s’oxida molt fàcilment i ràpida… veiem com crema:

Així doncs observem que els 4 grams de llana de ferro després de cremar passen a pesar 5 grams, si pensem químicament no ens ha d’estranyar perquè en el procés d’oxidació reacciona el ferro amb l’oxigen donant òxid de ferro. En no oxidar-se tot el ferro no podem saber si s’ha format FeO, Fe2O3 o una mescla dels dos òxids. De totes maneres si escrivim les reaccions podem veure qualitativament el balanç de massa:

• 2Fe + O2 —> 2FeO
• 4Fe + 3O2 —> 2Fe2O3

Està clar que en els productes finals (2 molècules d’òxid de ferro) no solament tenim els àtoms de ferro inicials sinó que s’ha combinat amb àtoms d’oxigen de l’aire i per tant és completament lògic que el producte final (la cendra) pesi més que el ferro que teníem abans d’iniciar la reacció.

És sorprenent… però la química ens dona l’explicació 😉

NOTA: Si podem realitzar aquest experiment amb una balança de laboratori que tingui mes precisió (dècimes o centèsimes de gram) aleshores l’efecte serà més clar.

SEGONA NOTA: Aquest experiment el vaig veure proposat per en Josep Corominas, un bon amic i un dels millors divulgadors de química. Pots trobar la seva proposta a http://corominasquimica.com/2016/03/12/aixo-va-de-quimica/

Quatre gotes d’alcohol

Rodets fotografia analògica i pots de plàstic per desar-los

Nota important abans de començar: Aquesta experiència s’ha de realitzar amb ulleres de protecció i només la haurien de realitzar adults o bé joves tutelats per una persona adulta.

Podem realitzar una explosió casolana amb alcohol, en el nostre cas utilitzarem un pot de plàstic dels de rodets de fotografia analògica (els més joves no els recordareu o ni tan sols els coneixereu), un generador piezoelèctric (d’un encenedor) i una mica d’alcohol (utilitzeu l’alcohol de farmàcia, etanol en un 96%).

Hem d’aconseguir que la xispa es produeixi dins del pot de plàstic de manera que aquesta serà la que iniciarà la reacció química de combustió de l’alcohol que tindrà lloc ràpidament, és a dir, es generarà una explosió.

Per fer-ho hem de fer una mescla d’alcohol i oxigen amb les proporcions adequades, només cal posar tres o quatre gotes d’alcohol dins del pot, tancar-lo i sacsejar-lo de manera que aquest s’evapori i es barregi amb l’oxigen que conté l’aire. Podem obrir el pot i eliminar, si cal, l’excés d’alcohol líquid que no s’ha evaporat.

Tapem de nou el pot, ens apartem de la trajectòria del tap i premem el botó per fer saltar la xispa… buuuummm, el tap haurà sortit disparat amb força després d’una forta explosió.

Cal tenir en compte que sovint els joves proposen posar més alcohol per produir una explosió més forta… però això produeix l’efecte contrari perquè aleshores la reacció química té lloc amb un defecte d’oxigen i no es realitza una explosió sinó una combustió incomplerta de l’alcohol (flama amb fum negre).

Bé, podeu provar-ho… però recordeu d’anar amb molta cura!

Alguns càlculs

Un pot dels rodets de foto té un volum d’uns 11 cm3. Com que el percentatge d’oxigen a l’aire és d’un 20% en volum, en el pot hi han uns 2,2 cm3 d’oxigen. L’equació de la reacció de combustió entre l’etanol (gas) i l’oxigen és:

C2H6O (g) + 3 O2 (g) → 2 CO2(g) + 3 H2O(l)

Per tant necessitarem només 2,2 cm3 / 3 = 0,73 cm3 d’etanol gas.

Però el que tenim és un líquid. Tenint en compte que la densitat del líquid és de 0,79 g/cm3 i la de l’etanol gas és de 0,0019 g/cm3 (a 25 ºC), només caldrien 0,0018 cm3 de l’alcohol líquid (i això suposant que és pur i no del 96%)!

Això justifica que posem molt poques gotes d’alcohol, realment amb una gota petita seria suficient.

Nota: Aquesta darrera aportació l’ha realitzat en Josep Corominas, conegut divulgador científic de Química i també de Física, moltes gràcies Josep!

 

Flama a distància

Quan encenem una espelma, què és el que crema?

Amb una molt senzilla experiència demostrarem que el que crema és la cera o, encara millor, els gasos que desprèn la cera calenta.

Quan apaguem una espelma veiem que durant uns moments el ble encara fumeja, aquest fum no és res més que gasos combustibles que es produeixen en escalfar la cera però que en bufar la flama refredem per sota la seva temperatura de combustió, per això s’apaga l’espelma (deixen de cremar els gasos). Si mentre observem el fum hi acostem una flama just per sobre i sense tocar el ble, observarem com en un primer moment hi ha com una explosió molt lleugera (en el vídeo es pot observar) i seguidament l’espelma es torna a encendre. De fet hem encès l’espelma sense que la flama del llumí o l’encenedor s’hagi posat en contacte amb el ble de l’espelma perquè, prèviament, hem fet la combustió dels gasos que encara es desprenien.

I exactament què fa doncs el ble? Aconsegueix que per capil·laritat la cera fosa per la mateixa escalfor de la flama pugi i s’evapori produint els gasos que cremen i que són realment la flama que observem.

A partir d’ara doncs en un sopar a la llum d’unes espelmes podrem gaudir d’una manera més científica, que us vagi de gust.