Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Este experimento permite demostrar que el dióxido de carbono se disuelve relativamente bien en agua (y de ahí la gran variedad de bebidas carbonatadas existentes) y que tal disolución tiene carácter ligeramente ácido.
El experimento
Si se añaden a un vaso de agua unas gotas de una disolución de NaOH y unas gotas de fenolftaleína, el agua se tornará de color rosado o magenta, dependiendo de la concentración del hidróxido. Se introduce a continuación una pajita y se sopla, lo que hará que el CO2 baje el pH de la disolución y, por tanto, decolore a la fenolftaleína. Añadiendo más NaOH, de nuevo se volverá a obtener el color rosado.
Si no se dispone de NaOH se puede probar con bicarbonato de sodio (NaHCO3).
Complementos
Este experimento podría hacerse con agua muy fría y con agua tibia para comprobar si hay cambios.
Un experimento relacionado consiste en introducir aire espirado en agua de cal (agua saturada de hidróxido de calcio, Ca(OH)2. Se obtendrá una suspensión lechosa, aunque si se sigue soplando tenderá a volverse transparente.
Explicación
Cuando se burbujea CO2 en agua, teóricamente este compuesto se combinaría con H2O para producir ácido carbónico (CO2 + H2O = H2CO3), pero eso no sucede así porque esta especie no es estable en H2O. El fenómeno que realmente sucede podría escribir químicamente de este modo:
CO2 + 2 H2O ⇌ HCO3– + H3O+
La aparición de iones oxidanio (H3O+) significa la acidificación del agua al disolver CO2, acidificación que podría detectarse con un indicador ácido-base. Por el principio de Le Châtelier, si se aumenta la concentración de CO2 haciendo burbujear este gas en la disolución, el equilibrio tenderá a desplazarse hacia la derecha, aumentando la concentración de iones oxidanio y disminuyendo el pH.
Una forma muy sencilla de disolver CO2 en agua es introducir en ella una pajita y soplar. Inspiramos aire que tiene una composición aproximada en volumen del 78 % de nitrógeno, 21 % de oxígeno y 1 % de otros gases, entre los que está el CO2 (~ 0,04 %). Pero el aire que expulsamos, aunque contiene esencialmente la misma proporción de nitrógeno, tiene una riqueza en oxígeno del 16 % o poco más, y una proporción de CO2 unas 100 veces superior (~ 4 % o algo superior). Esto se explica principalmente por el proceso bioquímico de la respiración celular, consistente en la oxidación de compuestos orgánicos. En el caso de la glucosa, su oxidación se puede escribir así:
C6H12O6 + 6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O
Aunque un 4 % parezca muy poca cantidad, es suficiente para acidificar el agua y que podamos comprobarlo experimentalmente. Si añadimos al agua de grifo unas gotas de disolución de NaOH se volverá claramente alcalina, lo que podrá ser detectado por el indicador de pH fenolftaleína.
En cuanto a los cambios que se observarán al hacer el experimento a dos temperaturas del agua hay que decir que la mayoría de los gases son más solubles cuanto más baja es la temperatura. Por lo tanto, si el experimento se hace con agua muy fría el cambio de color debería verse antes porque aumentaría más rápidamente la concentración de iones oxidanio (H3O+).
Por otra parte, una buena manera alternativa de comprobar que el aire exhalado contiene CO2 es haciéndolo burbujear en agua de cal (agua saturada de hidróxido de calcio, Ca(OH)2), la cual pasará de ser incolora a adquirir una apariencia lechosa debida a la formación de carbonato cálcico, que es insoluble. El proceso químico es esta reacción ácido-base:
Ca(OH)2(aq) + CO2(g) → CaCO3(s) + H2O(l)
Esta es una ilustración gráfica del experimento:
Eso sí, añadir CO2 en exceso haría que el aspecto lechoso desapareciera porque se produciría hidrogenocarbonato de calcio, que es soluble:
CaCO3(s) + H2O(l) + CO2(g) → Ca(HCO3)2(aq)
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/ .
