Introducción experimental a la Física y la Química en 6º de Primaria

15/07/2017 2 comentarios
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Se describen diez experimentos de física y química que se llevaron a cabo como demostraciones en una clase de 6º de primaria. Cubren un amplio campo de productos y de fenómenos, y tienen la característica común de que se usan para ello sustancias cotidianas. A los alumnos les gustan mucho todos los experimentos, pero la palma se la lleva siempre la cocacola bailarina... 

Esta es la tercera entrada de una miniserie en la que se ha comentado —y criticado— una propuesta de actividad para secundaria [+] y un programa de actividades para los niveles de infantil y primaria [+]. Esta tercera y, por ahora, última entrada de la serie detalla una sesión de experimentos que he llevado a cabo con alumnos de 6º de primaria, sesión válida también para secundaria, elevando el nivel de las explicaciones.

Se trataba de introducir a los alumnos de 6º de primaria en el mundo de la física y la química, y con su maestro —Miquel, amigo de hace muchos años— preparamos una sesión de experimentos con productos y materiales especialmente de la cocina y de la comida. Fue una gran experiencia. Fui al centro (la escuelaTorrent de can Carabassa, de Barcelona, entre Horta y el barrio de Maragall) con una maleta llena de trastos, un esquemático guión y un ordenador con webcam para poder proyectar los diez experimentos en la pantalla. Ni powerpoint ni otros apoyos. Y ninguna explicación previa.

Detallaré cómo se desarrollaron los experimentos, dejaré algunos interrogantes que al final responderé, y pondré alguna de las preguntas que me hicieron los chicos y chicas. Lector, será un pequeño test elemental.

1. Echo una lata de coca-cola zero y otra normal en un cubo con agua. ¿Flotan o van al fondo?

2. Pongo una barquita de aluminio sobre una superficie de agua. Con el dedo ligeramente mojado en detergente de lavar platos toco la superficie del agua y la barquita se aleja instantáneamente. Lo pruebo un par de veces más, pero a la tercera la barquita ya no se mueve más. ¿Por qué?

3. Pongo trocitos de chocolate y algunas pasas en agua sin gas. Van al fondo. Después pongo chocolate y pasas en agua con gas ¿Qué harán ahora: irán al fondo, flotaran...?

4. ¿Se puede hacer un huevo duro cúbico? Efectivamente [+]. Les traje uno ya cocido que había hecho con un aparato de diseño chino comprado en el Museo de los Inventos de Barcelona. Quedaron maravillados. Y la pregunta que me hicieron era si la yema del huevo era también cúbica, o era esférica. Corté el huevo por el medio y vimos que la yema tenía forma...

Huevo duro cúbico

5. Puse un poco de aceite a calentar en un plato cerámico sobre un hornillo eléctrico. Cuando estaba a más de 150ºC (comprobado con un pirómetro de infrarrojos) eché encima unas gotitas de agua, y se produjeron unas salpicaduras notables. Entendieron fácilmente que el agua a 150ºC había hervido. La pregunta: las salpicaduras ¿eran de agua caliente o de aceite caliente?

6. Mezclo crema de leche con cocacola. Forma una magnífica espuma por el gel de las proteínas desnaturalizadas de la crema de leche, que han coagulado en el medio ácido de la cocacola. Las preguntas que me hacen: ¿Con cocacola zero pasaría lo mismo? ¿Y con leche desnatada?

7. Enciendo velas de llamas de colores: en la cera hay sales metálicas que dan a las llamas los colores característicos. Rojo si contiene sales de litio; amarillo si contiene sales de sodio; y verde si contiene cobre. Echo a una llama un polvo oscuro que tengo en un frasquito, y se genera un montón de chispas. ¿Qué puede ser?

8. En un plato cerámico hago caramelo calentando azúcar: sale un líquido que induce a pensar que el azúcar funde. ¿Es una fusión real o es una reacción química? En otro lado del plato iniciamos una reacción de Maillard mezclando azúcar y el aminoácido valina: genera un color mucho más oscuro, y un olor mucho más penetrante. Y tostamos un poco de pan, que también genera una reacción de Maillard.

9. Ponemos en marcha un reloj digital con una patata, haciendo un circuito con barritas de zinc y de cobre. ¿Cuánto dura esa pila?

10. Con un téster probamos si pasa la corriente eléctrica por diferentes sustancias de la cocina: agua, leche, aceite, miel, mayonesa, mantequilla, el huevo duro, una mandarina. ¿Cuáles de estas sustancias son conductoras y cuáles no? ¿Y por qué?

Respuestas y comentarios

1. La lata de cocacola zero flota. La explicación se puede encontrar aquí (catalán) [+] y puede verse el experimento aquí [+]. Puede que no siempre funcione. Quizá han ido cambiando ligeramente las dimensiones de las latas y su grado de llenado.

2. El detergente acaba saturando la superficie, y a partir de dicho momento ya no hay zonas de alta tensión superficial (agua pura) y zonas de baja tensión superficial (agua con detergente), con lo que la barquita ya no es arrastrada hacia las primeras [+].

3. Las pasas y los trocitos de chocolate suben cargados de gas porque el agua los moja mal. Al llegar arriba desprenden el gas a la atmósfera y vuelven a bajar, y así sucesivamente mientras quede gas en el líquido [+].

4. La yema toma una forma que depende de donde había quedado al cocerse el huevo duro. Si el huevo va girando al hervir, y es fresco, la yema suele quedar en el centro, y su forma suele ser esférica, aunque la clara tenga forma cúbica. Si la yema se ha quedado en un extremo del huevo, puede tomar formas diversas, como fue el caso de nuestro huevo cúbico.

5. Las salpicaduras que se producen son de pequeñas gotitas de aceite arrastradas por el vapor de agua que se ha generado instantáneamente al contacto del agua con el aceite caliente.

6. Sí en los dos casos: hay ácido en la coca-cola light o zero, y hay proteínas en la leche desnatada.

7. Es polvo de hierro metálico, que si es muy fino quema generando las chispas típicas de las bengalas.

8. El azúcar es sacarosa, que se descompone en fructosa, glucosa y agua: es una verdadera reacción química [+].

9. El reloj accionado con patata dura meses. La patata tarda mucho en descomponerse, y siempre mantiene un poco su humedad. El electrodo de zinc se va oxidando con cierta velocidad y se va adelgazando. Si en origen era muy delgado puede que se acabe antes que la patata.

10. Son sustancias conductoras el agua, la leche, la mayonesa y el huevo duro. Son aislantes el aceite y la mantequilla. La mandarina es conductora o no dependiendo de si la membrana interna de los gajos es muy delgada o gruesa. Ello nos demuestra que la leche y la mayonesa son emulsiones en las que el aceite está en forma de gotitas y el agua es la fase continua que las rodea. En el huevo duro la estructura de gel de la clara cocida tiene también el agua como fase continua.

En cambio el aceite no es conductor, y tampoco la mantequilla: es una emulsión en que las gotitas dispersas son de agua, y la fase continua es la grasa. La miel contiene un poco de agua, que le da un poco de conductividad.

Lo que más les gustó no fue ninguno de estos diez experimentos, sino el inicio de la sesión. Tengo una cocacola falsa, de plástico, que se mueve cuando en el ambiente hay suficiente ruído. Suelo dejarla sobre la mesa cuando han callado, e inicio mi charla. En un momento determinado subo el tono de voz y la falsa lata se mueve, ante la sorpresa general.

Y ahí empieza la lección sobre el método científico. Una vez constatado que efectivamente se mueve, intentamos deducir qué es lo que provoca su movimiento, aportando hipótesis entre todos. "¿Será la luz?". No, porque apagamos la luz y se sigue moviendo. "¿Será la vibración de la mesa?". No, porque la tomo en la mano y se sigue moviendo. "¿Será el ruído?". Efectivamente: cuando se hace el silencio deja de moverse. Aplaudimos y se mueve: probablemente sea el ruido. Casi se pueden ver las neuronas de los alumnos conectándose y haciendo clic entre ellas... Ved sus caras en la foto.

La etapa siguiente es imaginar los porqués: "¿Cómo puede ser que se mueva con el ruido?", y aparecen nuevas hipótesis, empezando siempre por la trivial "No es una cocacola de verdad". "¿Y qué puede ser?". "Va con pilas", y así sucesivamente. Les dejo tocar el artefacto y se derriten de emoción: "¡Dentro es de hierro!".

Les dejo también manipular toda la maleta de objetos, con huevos saltarines de goma, otros viscoelásticos, y mil cosas más. Han empezado a investigar, a hacer hipótesis, a validarlas. Están haciendo ciencia. Ojalá la lógica que aprenden ahora les quede para siempre y la apliquen en toda ocasión, también fuera del marco escolar. Pero muchos no lo harán y caerán en manos de pseudológicas y pseudociencias. ¿Dónde fallará el proceso educativo?

Cocacola bailarina