Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Una forma de escribir mensajes ocultos es hacerlo con tintas invisibles, que son sustancias que no se ven hasta que no se revelan. Normalmente, el proceso de revelado es químico o físico, por lo que la técnica puede servir para ilustrar conceptos de ambas disciplinas.
Existen muchos tipos de tintas invisibles y de sustancias o tratamientos. Muchas tintas se vuelven visibles mediante calentamiento. Otras requieren impregnar el papel que contiene el mensaje con un compuesto especifico. Un ejemplo de estas es un indicador de pH que adquiera color al entrar en contacto con una disolución acida o básica.
El experimento
Para realizar este experimento basta escribir o pintar algo en un papel empleando como “tinta” una disolución de un indicador de pH que bien puede ser la fenolftaleína. Unas gotas de una disolución de este indicador en etanol se vierten en un vaso que contendrá un poco de agua. Después se prepara una disolución acuosa de NaOH (unas cuantas lentejas en unos 100 mL de agua es suficiente). Esta se introduce en un pulverizador.
Con un pincel mojado en el líquido que contiene a la fenolftaleína se pinta un dibujo o se escribe un mensaje en un papel de filtro. Si se deja secar no quedará ni rastro de lo escrito, pero el mensaje quedará revelado si se pulveriza el papel con la disolución de NaOH.
Explicación
Los indicadores que se usan habitualmente en química son ácidos o bases orgánicos débiles. Supongamos un indicador ácido que representaremos por HInd. Si disolvemos esta sustancia en agua se disociará en parte según este equilibrio:
HInd + H2O ⇌ Ind– + H3O+
en el que Ind– es la base conjugada del ácido HInd. Por razones de tipo electrónico, normalmente Ind– tiene un espectro de absorción muy diferente del de HInd; dicho de otro modo, Ind– absorbe radiaciones del espectro electromagnético distintas a las absorbidas por HInd. Esto se manifiesta en el hecho de que HInd y Ind– muestran distintos colores (o bien uno de ellos no tiene color y el otro sí).
Como HInd es un ácido débil, estará muy poco disociado en disolución. Por ello, la mayor parte de esta sustancia estará en la forma protonada (HInd) y la disolución se mostrará del color que tenga esta forma. Pero si añadimos a la disolución una base, sus OH– reaccionarán con los H3O+ y, por el principio de Le Châtelier, el equilibrio mostrado más arriba se desplazará hacia la derecha, pudiendo conseguirse que la mayor parte del indicador se encuentre en la forma desprotonada (Ind–) y, por tanto, la disolución se vea del color de Ind–. (Si el indicador es una base débil puede hacerse un razonamiento análogo, pero en ese caso necesitaríamos un ácido para provocar el cambio de color).
Hemos dado la explicación para un ácido débil monoprótico, pero la situación se complica si tiene más protones ácidos y si, además, puede captar grupos OH– a pHs muy altos. En esos casos el indicador mostrará más de dos colores, dependiendo del pH. Un ejemplo es el del azul de bromofenol (amarillo a pH muy acido, azul en torno a pH 4,6 y transparente a pH muy alcalino):
En este experimento usaremos el indicador fenolftaleína, cuyos equilibrios de protonación/desprotonación se muestran en la siguiente imagen:
El paso de la segunda a la tercera especie transcurre en dos etapas, con pérdida en cada una de un protón, pero en el esquema se ha simplificado el proceso porque no supone cambio de color.
Variantes
Otra opción para revelar un mensaje escrito en un papel con un indicador que muestre color a pH alcalino es pasar el papel por encima de la boca de una botella de amoniaco concentrado abierta. Los vapores de NH3 revelarán el mensaje por ser este compuesto muy básico. Naturalmente, esto tendría que hacerse en una vitrina de gases porque el NH3 concentrado, además de tóxico, es muy irritante.
Se puede probar con otros indicadores. Por ejemplo, la timolftaleína es roja a pH extremadamente ácido, transparente a pH ácido y ligeramente básico y azul a partir de pH en torno a 10,5.
Aunque el objetivo del experimento es revelar una tinta invisible, también se puede realizar a la inversa: escribir con la forma coloreada del indicador y hacer que se vuelva invisible transformándolo en la especie incolora cambiando el pH.
Referencias
- In Search of Solutions: Making invisible ink. Education (Royal Society of Chemistry) 2018. http://www.rsc.org/learn-chemistry/resource/res00001178/making-invisible-ink.
- Phenolphtalein. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Phenolphthalein.
- Thymolphthalein. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Thymolphthalein.
- H. Kahlert et al. Colour maps of acid–base titrations with colour indicators: how to choose the appropriate indicator and how to estimate the systematic titration errors. ChemTexts. 2016.2:7 DOI: 10.1007/s40828-016-0026-4.
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/ .
