Cómo hacer un reactor químico de plástico

¿Sabes qué es una reacción química? En nuestro organismo continuamente se producen reacciones químicas; por ejemplo durante el proceso de digestión de los alimentos o durante la respiración; también ocurren cuando se pone en marcha un auto; en la fotosíntesis de las plantas; cuando se oxida un clavo, etc. 
Con el siguiente experimento, que consta de dos pasos, podrás ver cómo una reacción química es capaz de generar cambios de temperatura. 

Junto con tu maestro podrás iniciar la experiencia disolviendo cloruro de calcio en agua en un vasito plástico. Se agregan también unas gotas de una solución de rojo de fenol, que actúa como indicador del carácter ácido o básico de la solución acuosa formada.
La disolución del cloruro de calcio es exotérmica (genera calor hacia afuera), lo que se nota tocando las paredes del vasito y sintiendo que se calientan. El indicador toma color rojo ya que la solución resultante es básica o alcalina.

La segunda parte de la experiencia se realiza en una bolsa tipo Ziploc. Consiste en colocar bicarbonato de sodio en una de sus esquinas y luego agregar la solución de cloruro de calcio formada en el paso anterior tratando de evitar que se ponga en contacto con el bicarbonato.

Para finalizar la experiencia se debe extraer todo el aire posible de la bolsa y cerrarla bien. Una vez logrado esto, se debe agitar la bolsa para poner en contacto ambos reactivos.

La reacción química que se produce entre el cloruro de calcio y el bicarbonato de sodio es endotérmica (genera calor hacia adentro), lo que se nota porque las paredes de la bolsita se enfrían. En la reacción genera un gas (dióxido de carbono) que permite inflar la bolsita. A su vez, el indicador hace cambiar el color de la mezcla a amarillo.

Pasos a paso

• Agregar en el vaso de plástico una cucharada de cloruro de calcio, luego agua para disolverlo y varias gotas de la solución de rojo fenol (indicador). Agitar con la cuchara para que se disuelva el sólido. Notar el aumento de temperatura en las paredes del vaso.
• Colocar en uno de los ángulos de la bolsa Ziploc una cucharada de bicarbonato de sodio.
• Verter la solución de cloruro de calcio del vasito plástico en la bolsa Ziploc, tratando de evitar que entre en contacto con el bicarbonato y cerrándola bien inmediatamente (tratando de sacar todo el aire posible). Agitar la bolsa y frotarla con los dedos para lograr un buen contacto de los reactivos.
• Observar las evidencias de reacción química (cambio de color del indicador, producción de gas y disminución de la temperatura).

Materiales
• Bolsas de plástico Ziploc de 17 x 15 cm
• Vaso de plástico para café chico
• Bicarbonato de sodio en un recipiente de plástico con tapa
• Cloruro de calcio en un recipiente de plástico con tapa
• Agua en una botella de plástico de 500 cc
• Rojo de fenol en una botella gotero de 60 cc
• Cucharita de plástico

La solución de rojo fenol se puede preparar partiendo del indicador líquido, agregando cuatro gotas en 10 ml de agua destilada.  Si se parte del indicador sólido, disolver 4 mg en 5 ml de alcohol etílico y llevar a 1 litro con agua destilada.

Breve Explicación

La disolución del cloruro de calcio en agua es un proceso exotérmico (libera calor) y da como resultado una solución alcalina, razón por la cual el indicador rojo de fenol cambia al color rojo.
Al poner en contacto la solución de cloruro de calcio del paso anterior con el bicarbonato de sodio de la bolsa Ziploc, se produce una reacción química endotérmica (consume calor).

El resultado de esa reacción es la formación de un precipitado de carbonato de calcio y la producción de dióxido de carbono, que es el gas que infla la bolsa Ziploc.

Cloruro de calcio + bicarbonato de sodio       carbonato de calcio + cloruro de sido + dióxido de carbono + agua

Químicamente la reacción es:
CaCl2 + 2 NaHCO3            CaCO3 + 2 NaCl + CO2 + H2O

El dióxido de carbono también es el responsable del cambio de color del indicador de rojo a amarillo, ya que en contacto con agua forma ácido carbónico, que es muy inestable.

Precauciones

Hay que trabajar con cuidado con el rojo fenol, ya que puede manchar la ropa. La reacción de disolución del cloruro de calcio es exotérmica, por lo tanto el recipiente donde se produce puede calentarse. Verificar que las bolsas Ziploc no se inflen demasiado.

Disposición de los Materiales

Todos los materiales líquidos utilizados pueden desecharse por el drenaje de la pileta con abundante agua y los materiales sólidos (bolsas Ziploc y vaso para café) en una bolsa para residuos inorgánicos.

Fuente: Ficha, "Manos en la Ciencia", de Dow Argentina.