Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Si al realizar ciertas reacciones químicas en fase líquida añadimos una barra de agitación magnética podremos ver que la masa líquida se mueve de modo semejante a como lo hace un tornado. El método tiene la ventaja de poder ralentizar en cierto modo reacciones o procesos que producen efectos visibles relativamente rápidos, ya que podrá apreciarse cómo los reactivos se van mezclando y van reaccionando paulatinamente desde la parte alta del vórtice a la baja.
Esto permitirá entender mejor el proceso químico correspondiente, especialmente si se trata de reacciones en las que están presentes indicadores ácido-base o bien aquellas en las que se produce fluorescencia, quimioluminiscencia o precipitación o se producen cambios de color.
A propósito del color, y más allá de la química, este procedimiento permite ilustrar también el fenómeno de la mezcla de colores primarios.
Experimentos
Conviene realizar estos experimentos en un tubo largo (por ejemplo, una probeta de 1 L) y es imprescindible la agitación magnética con una barra de agitación de unos 3 cm en centro del fondo. La velocidad de rotación inicial debería ser baja, incrementándola lentamente. El líquido formará un “tornado” que se verá mejor si se coloca detrás una pantalla blanca. Siguen a continuación algunos ejemplos de reacciones que se pueden hacer.
Reacción ácido-base entre HCl y NaOH
Se llena de agua la probeta y se pone en funcionamiento el agitador. Se agregan unas gotas del indicador rojo de fenol y se mantiene la agitación hasta que el color se disperse y se forme un vórtice a lo largo de toda la longitud de la probeta.
Ahora se añaden unas gotas de HCl aproximadamente 1 M para que la disolución se torne de color amarillo brillante. Luego se agrega NaOH aproximadamente 1 M gota a gota en el vórtice. La disolución se volverá roja paulatinamente. Cuando lo esté se puede añadir más HCl. El ciclo puede repetirse muchas veces.
En las partes del líquido en las que se haya alcanzado el punto final de la valoración ácido-base se podrá observar un color intermedio que rápidamente cambiará a medida que se produzca la difusión de los reactivos.
En general, la adición de reactivos al vórtice producirá una concentración alta de ese reactivo en esa zona que poco a poco va disminuyendo por difusión. Lo que se consigue con el experimento es ver distintas etapas de la reacción que ocurren en distintas zonas del recipiente.
También se pueden usar otros indicadores, como rojo de metilo, fenolftaleína, azul de bromotimol, indicador universal…
Quimioluminiscencia del luminol
Se prepara una disolución de cobre-luminol a partir de luminol, sulfato de cobre, carbonato de sodio, bicarbonato de sodio y carbonato de amonio y se revuelve hasta que se forme el vórtice. Se oscurece la habitación y se agregue peróxido de hidrógeno al 30 % gota a gota en el vórtice.
El peróxido de hidrógeno en medio básico oxida al luminol, que se convierte en 3-aminoftalato excitado electrónicamente. La relajación la hace por fluorescencia, emitiendo fotones azules. El efecto se puede observar en la imagen de cabecera.
Reacciones de complejación
La formación de complejos puede detectarse por distintos efectos, como la formación de un precipitado o la aparición de un color.
- Formación de un precipitado. Se añaden unas pocas gotas de disolución de dimetilglioxima (DMG) al 1 % en etanol a una disolución diluida de una sal de níquel. Se observará la formación de un precipitado rojo de Ni(DMG)2 en la parte superior del vórtice. Si se detiene la agitación, el producto insoluble será claramente visible flotando en el cilindro.
- Aparición de un color. Mediante agitación con barra magnética se crea un vórtice en una disolución de yoduro de potasio. Después se va agregando cloruro de mercurio(II) en el centro de este vórtice. Se formará un precipitado de yoduro de mercurio(II) rómbico, de color amarillo, que experimentará rápidamente una transformación en yoduro de mercurio(II) tetragonal, de color naranja. Pero a medida que el yoduro de mercurio se separa del vórtice se encontrará con una mayor concentración de yoduro de potasio y forma tetrayoduromercuriato(II) de potasio, que es incoloro y soluble. Las reacciones son:
HgCl2 + 2 KI ⟶ HgI2 + 2 KCl
HgI2 + 2 KI ⟶ K2[HgI4]
Fluorescencia de la fluoresceína
Con una lámpara ultravioleta iluminando la probeta y las luces de la habitación atenuadas o apagadas se agita hasta que se forme el vórtice; entonces se agrega fluoresceína gota a gota.
Mezclas de colorantes alimentarios
Se agrega una gota de colorante alimentario líquido de color azul a un vórtice de agua e inmediatamente después una gota de colorante amarillo. Se puede repetir con otros colores. Se comprobará qué colores secundarios se forman cuando se mezclan los fundamentales.
Referencias
- Química Insólita: https://quimins.wordpress.com/2018/10/26/tornados-qumicos/.
- S. E. Arnold et al. Chemical tornadoes. Education in Chemistry, 2009. https://eic.rsc.org/feature/chemical-tornadoes/2020115.article.
Imagen de cabecera: Frank C Williams.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
