Un semáforo químico (cambia entre amarillo, rojo y verde cíclicamente)

Se han descubierto varias reacciones químicas basadas en el hecho de que, cuando los reactivos no tienen acceso al oxígeno, la disolución muestra cierto color (o es transparente), pero este color cambia cuando la disolución se agita y se disuelve en ella oxígeno del aire. La reacción más clásica de este tipo es la de la “botella azul”. La que aquí se describe se llama “del semáforo” y es más vistosa porque aparecen tres colores.

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Precauciones

• El hidróxido de sodio es corrosivo. Usar guantes. Los colorantes utilizados pueden ser nocivos por inhalación.
• Usar gafas de protección.

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Materiales y procedimiento

Se necesita:

• Disolución de hidróxido de sodio, 70 mL
• Carmín de índigo, aprox. 0.02 g
• D-glucosa (dextrosa), aprox. 2.5 g
• Tres vasos de precipitados de 100 mL
• Una botella (o erlenmeyer de 250 mL con tapón)
• Vaso de 500 mL para usar como baño de agua tibia (para calentar a unos 50 ° C)

1. Poner 20 mL de agua en un vaso de 100 mL.
2. En otro vaso, poner 70 mL de hidróxido de sodio 0.4 M. Calentar esta disolución a 40–50 ° C en un baño de agua.
3. En un tercero, disolver 2.5 g de D-glucosa en 10 mL de agua.
4. Agregar aproximadamente 0.02 g de carmín de índigo a la botella.
5. Ahora se tendrán tres líquidos incoloros en vasos y una botella aparentemente vacía (lo cual predispone a plantear el experimento como truco de magia). Agregar el agua a la botella y agitar para disolver el colorante. Se formará una disolución azul.
6. Añadir el hidróxido de sodio caliente, La disolución se volverá verde.
7. Añadir la disolución de glucosa, que le dará un tono diferente de verde. (Si la disolución es más amarillenta que verde en esta etapa, agregar algunos cristales más de tinte hasta que el color sea verde).
8. Con la botella tapada, esperar. El color verde cambiará primero a rojo y luego a amarillo.
9. Agitar brevemente el matraz hace que el color se vuelva rojo, y agitar aún más hace que se vuelva verde.
10. Si se deja reposar la botella a disolución se volverá amarilla.
11. El proceso de agitado y reposo puede repetirse bastantes veces.

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Variante

El experimento se puede hacer con resazurina o fenosafranina en vez de carmín de índigo.

Resazurina

• 100 mL de disolución de glucosa 0,133 M (C₆H₁₂O₆)
• 100 mL de disolución de hidróxido de sodio 1 M
• 1mL de disolución de resazurina al 0,1%,
• Erlenmeyer de 250 mL o 500 mL con tapón, o embudo de decantación
• Cuentagotas

1. Preparar la disolución de glucosa disolviendo 2.4 g de en agua destilada o desionizada para obtener 100 mL de solución.
2. Obtener una disolución de hidróxido de sodio 1.0 M: disolviendo 4.0 g de hidróxido de sodio en suficiente agua destilada o desionizada para hacer 100 mL de disolución.
3. Preparar la disolución de resazurina disolviendo  0.1 g del colorante en agua destilada o desionizada para hacer 100 mL de disolución.
4. Verter los 100 mL de disolución de glucosa y los 100 mL de disolución de hidróxido de sodio en el matraz Erlenmeyer o en el embudo de decantación. Agregar 8 gotas de disolución indicadora de resazurina
5. Agitar el matraz para mezclar los contenidos. Inicialmente, la disolución será azul. Dejarla reposar.
6. Una vez que la resazurina se reduzca por completo, la disolución se volverá incolora y transparente (a los 10 minutos aproximadamente).
7. Agitar la disolución para que tome color rosa.
8. El ciclo puede repetirse permitiendo que la disolución repose antes de agitarla nuevamente (el color rosado se volverá menos vívido con el tiempo).

Fenosafranina

1. Agregar unas 6 gotas de una disolución al 0.2% de fenosafranina en agua a una disolución acuosa de 10 g de glucosa y 8 g de hidróxido de potasio en 300 mL.
2. Al agitar, la disolución se pondrá de color rosado; al dejar reposar, será incolora.

Se puede hacer también el experimento de mezclar feno safranina (6 gotas) y azul de metileno (aproximadamente 20 gotas de disolución al 0,1% en etanol). Los colores alternarán entre rosa, púrpura y azul.

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Bibliografía

• Fleming, Declan. Beyond the ‘blue bottle’. Education in Chemistry 2014. https://eic.rsc.org/exhibition-chemistry/beyond-the-blue-bottle/2000041.article (vista en noviembre de 2018).
• Gavira Vallejo, José Mª; Paredes Roibás, Denís. Química insólita. Certificado de Formación del Profesorado (Cursos de Formación Permanente de la UNED); Dpto. Ciencias y Técnicas Fisicoquímicas, 2018.

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