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Reacciones que producen frío o calor

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EXPERIMENTOS SENCILLOS.
Reacciones que producen frío o calor.

Aprovechando que inauguramos una nueva fase de la revista, nosotros también vamos a innovar ligeramente, no sólo en la presentación  y en el formato, como veremos, sino también en contenidos. Dejamos atrás las series de Agua, Eau, Water aprovechando que hace ya un tiempo que la Expo Zaragoza 2008 cerró sus puertas. Como veremos la dejamos nominalmente, para no tener ataduras pero si queremos realizar experimentos sencillos en nuestra casa, me temo que tendremos que recurrir muchas veces a este elemento vital para nuestro planeta.


En este capítulo, vamos a realizar reacciones que son capaces de calentar una cantidad determinada de agua, o enfriarla. El concepto de calor o frío, es entendido por todo el mundo y simplemente, si no es muy exagerado, el tacto nos da ya rápidamente esa información. Pero ah! amigos, si a este efecto nos da por llamarlo, como se llama en ciencia, entalpía, el lío que nos montamos es mayúsculo. Y si nosotros nos lo montamos, nuestros queridos alumnos mucho más. Para paliar este problema y para saber dotarlo de unidades adecuadas, es para lo que vamos a hacer los experimentos, para que se nos quede, claramente, estas ideas.
CALOR.
Materiales:
•    Un vaso
•    50 ml Agua
•    Un termómetro
•    21 g de CaCl2 anhidro
Método y comentarios.
El vaso a utilizar, puede ser un vaso de cristal, pero es preferible que sea un vaso de plástico lo más gordo posible, o en su defecto, puede ser un vaso de los que se utilizan en determinadas cafeterías cuando te sirven bebidas calientes, que tienen las paredes anchas de cartón y a veces recubierto de plástico. La idea es que nuestro vaso intercambie el mínimo calor con el entorno para que nuestra medida sea lo más fiable. Si queremos una medida acertada, nuestro termómetro también debe de ser bueno y finalmente el cloruro de calcio anhidro se vende en cualquier droguería en bolsas destinadas a retirar la humedad de determinados ambientes, así que es muy accesible. Nosotros hemos utilizado los materiales que se ven en la figura 1.
Un, dos, tres… ya sólo queda tomar la temperatura de los 50 ml de agua y, a continuación, añadir el cloruro de calcio. En nuestro caso 21 g. Obsérvese en las figuras 2 y 3 que la temperatura que marca el termómetro al principio es de 20,0ºC y que la temperatura más alta que alcanza la mezcla son 70,5ºC al agitar, muy suavemente la mezcla, hasta la disolución total de la sal. Os habréis dado cuenta que estas bebidas (figura 4) son otra fuente de cloruro de calcio anhidro para realizar el experimento.
¡Extraordinario! Ahora ya entiendo cómo funcionan las bebidas autocalentables que pueden comprarse en los supermercados, sin lugar a dudas, llevan una sustancia de este tipo, casi siempre cloruro de calcio, que al romperse el recipiente que la contiene y mezclarse con el agua, desprende calor y calienta la bebida. Si me quemo… experiencia negativa, la entalpía de ese proceso es negativa.
FRÍO
Materiales:
•    Un vaso
•    50 ml Agua
•    Un termómetro
•    14 g de NH4Cl
Método y comentarios.
El abastecimiento de una sal de amonio, bien sea cloruro, sulfato o nitrato, se puede hacer al comprar determinados fertilizantes. En este experimento nosotros hemos utilizado cloruro amónico.
El método operativo es el mismo que antes, a 50 ml de agua que en este caso inicialmente nos dieron una tempera de 20,6ºC (figura 5), se le añaden los 14 g de cloruro amónico, de golpe y se toma nota de la menor temperatura alcanzada (figura 6), que en nuestro caso resultó ser 5,3ºC. El agua tenía un “agradable” frescor experiencia positiva, entalpía positiva.
Me quedo con la idea de que absorción de calor va con entalpía positiva mientras que desprendimiento de calor va con entalpía negativa.
También la aplicación práctica de esta idea está en el mercado, son las bolsas de producción de frío para aplicar frío cuando tienes alguna lesión practicando deporte.
Claro que estos experimentos se realizan con extraordinaria facilidad, pero el cálculo de las entalpías molares de disolución de cloruro cálcico y de cloruro amónico, es más complicado. Con los datos obtenidos por nosotros utilizando un vaso especial de teflón y el termómetro digital, nos han dado unos resultados de -79,2 Kj/mol y 14,6 Kj/mol respectivamente, mientras que los valores que pueden sacarse de los libros de química son, para la entalpía de disolución del cloruro de calcio -77,0 Kj/mol y 14,7 Kj/mol para la entalpía de disolución del cloruro amónico.
¿Te has fijado que positiva tiene más ies que negativa y le pasa lo mismo a frío y calor?  Repetimos: frío entalpía positiva, calor entalpía negativa.

 


MARIANO LAGUNA, ASUNCIÓN LUQUIN
Instituto de Ciencia de Materiales de Aragón. CSIC - UZ

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