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EXPERIENCIAS ENTRETENIDAS EN CASA
Azúcar de aserrín. experimentos quimicos
Experiencias divertidas en casa / experimentos de quimica para niños Los carbohidratos recibieron su nombre por error. Esto sucedió a mediados del siglo pasado. Entonces se creía que la molécula de cualquier sustancia azucarada corresponde a la fórmula C.m(N2ACERCA DE)n. Todos los carbohidratos conocidos en ese momento se ajustaban a este estándar, y la fórmula de la glucosa C6Н12О6 escrito como c6(N2ACERCA DE)6. Pero más tarde se descubrieron azúcares que resultaron ser una excepción a la regla. Así, un claro representante de los carbohidratos es la ramnosa (también aporta reacción de Molish) tiene la fórmula C6Н12О5. Y aunque la inexactitud en el nombre de toda una clase de compuestos era obvia, el término “carbohidratos” ya se había vuelto tan familiar que no lo cambiaron. Sin embargo, hoy en día muchos químicos prefieren un nombre diferente: "azúcar". Intentaremos obtener uno de los azúcares del aserrín mediante hidrólisis, es decir, descomposición con agua. Este es un proceso químico muy común. El aserrín y otros desechos de madera contienen carbohidratos y fibra (celulosa). A partir de él se prepara glucosa en las plantas de hidrólisis, que luego se puede utilizar de diferentes formas; la mayoría de las veces se fermenta, convirtiéndolo en alcohol, el producto de partida de muchas síntesis químicas. Una rama grande e independiente de la industria química se llama industria de la hidrólisis. Antes de reproducir el proceso de hidrólisis de la madera, intentaremos entender cuál es su esencia, y para ello será más conveniente empezar no con aserrín, sino con pepinos y astillas. Lavar un pepino fresco, rallarlo y exprimirle el jugo. El jugo se puede filtrar, pero no es necesario. Preparar hidróxido de cobre Cu(OH) en un tubo de ensayo2. Para hacer esto, agregue 2-3 gotas de solución de sulfato de cobre a 0,5-1 ml de solución de hidróxido de sodio. Agregue un volumen igual de jugo de pepino al sedimento resultante y agite el tubo de ensayo. El precipitado se disolverá y producirá una solución azul. Esta reacción es típica de los alcoholes polihídricos, es decir, de los alcoholes que contienen varios grupos hidroxilo. Ahora caliente el tubo de ensayo con la solución azul resultante hasta que hierva (o colóquelo en agua hirviendo). Primero se volverá amarillo, luego naranja y, después de enfriarse, se formará un precipitado rojo de óxido de cobre Cu.2O. Esta reacción es característica de otra clase de compuestos orgánicos: los aldehídos. Esto significa que el jugo de pepino contiene una sustancia que es aldehído y alcohol al mismo tiempo. Esta sustancia es la glucosa, que en estructura es un alcohol aldehído. Gracias a ello, el pepino tiene un sabor dulzón. Seguramente adivinarás que este experimento no tiene que hacerse con jugo de pepino. Funciona bien con otros jugos dulces: uva, zanahoria, manzana, pera. También puedes usar eau de toilette de pepino, que se vende en las perfumerías, para experimento. Y, por supuesto, sólo pastillas de glucosa. Ahora la segunda experiencia preliminar; sacarificación de la astilla. Prepare una solución de ácido sulfúrico: agregue un volumen de ácido sulfúrico concentrado a un volumen de agua (¡bajo ninguna circunstancia vierta agua en el ácido!). Coloque una astilla en un tubo de ensayo con una solución y caliente la solución hasta que hierva. La astilla se quemará, pero esto no interferirá con el experimento. Después de calentar, retirar la astilla, colocarla en otro tubo de ensayo con 1-2 ml de agua y hervir. Ambos tubos de ensayo ahora contienen glucosa. Puede verificar esto agregando dos o tres gotas de sulfato de cobre a las soluciones y luego soda cáustica; aparecerá el familiar color azul. Si esta solución se hierve, se formará un precipitado rojo de óxido de cobre Cu, como esperábamos.2O. Entonces, se ha detectado glucosa. El hecho de que nuestra astilla se haya sacarificado es el resultado de la hidrólisis de la celulosa (y su participación en la madera es aproximadamente del 50%). Al igual que en la hidrólisis del almidón, en este proceso no se consume ácido sulfúrico, sino que actúa como catalizador. Finalmente llegamos al principal experimento que prometía el título: obtener azúcar a partir de aserrín. Coloca 2-3 cucharadas de aserrín en una taza de porcelana y humedécela con agua. Agregue un poco más de agua y una cantidad igual de la solución de ácido sulfúrico previamente preparada (1:1), mezcle bien la suspensión líquida. Cierra la tapa y colócalo en el horno de una estufa de gas (o en un horno ruso) durante aproximadamente una hora, tal vez un poco menos. Luego saca la taza, agrega agua por encima y revuelve. Filtrar la solución y neutralizar el filtrado añadiendo tiza triturada o agua de cal hasta que cese la emisión de burbujas de dióxido de carbono. La finalización de la neutralización también se puede juzgar probando el líquido con papel tornasol o uno de los indicadores caseros. No es necesario dejar caer el indicador directamente en la masa de reacción. Debe tomar una muestra, literalmente 2-3 gotas, y colocarla en un plato de vidrio o en un pequeño tubo de ensayo. Vierte el contenido de la taza en una botella de leche, agita el líquido y deja reposar varias horas. El sulfato de calcio, formado durante la neutralización del ácido, se depositará en el fondo y quedará una solución de glucosa en la parte superior. Viértelo con cuidado en una taza limpia (preferiblemente usando una varilla de vidrio) y filtra. La última operación que queda es la evaporación del agua en un baño de agua. Después de eso, quedan cristales de glucosa de color amarillo claro en el fondo. Puedes saborearlos, pero eso es todo: el producto no es lo suficientemente puro. Entonces, realizamos cuatro operaciones: hervir aserrín con una solución de ácido sulfúrico, neutralizar el ácido, filtrar y evaporar. Así es exactamente como se obtiene la glucosa en las plantas de hidrólisis, sólo que, por supuesto, no en tazas de porcelana... Y podemos reproducir otro proceso industrial sin mucha dificultad: convertimos un azúcar en otros dos. Cuando se almacena durante mucho tiempo, la mermelada casera suele estar confitada. Esto sucede porque el azúcar cristaliza del almíbar. Con la mermelada que se vende en la tienda, este tipo de desastre ocurre con mucha menos frecuencia. El caso es que en las fábricas de conservas, además del azúcar de remolacha o de caña, se utiliza sacarosa C12H22O11, también se utilizan otras sustancias azucaradas, como el azúcar invertido. Qué es la inversión del azúcar y a qué conduce, lo aprenderá de la siguiente experiencia. Vierta de 10 a 20 g de una solución de azúcar débil en un tubo de ensayo o vaso y agregue unas gotas de ácido clorhídrico diluido. Después de esto, calentar la solución en un baño de agua hirviendo durante diez a quince minutos y luego neutralizar el ácido, preferiblemente con carbonato de magnesio MgCO3. Las farmacias venden la llamada magnesia blanca, una sustancia de composición algo más compleja; ella también es buena. Como último recurso, también puedes tomar bicarbonato de sodio NaHCO.3, pero entonces quedará sal de mesa en la solución, que de alguna manera no armoniza con el azúcar... Cuando las burbujas de dióxido de carbono cesen, deje que el líquido se asiente. Por si acaso, comprueba con un indicador si el ácido se ha neutralizado por completo. Escurre el líquido sedimentado y pruébalo: lo encontrarás menos dulce que la solución original (a modo de comparación, deja un poco de la solución de azúcar original). Prácticamente no quedó sacarosa en la solución terminada, pero aparecieron dos nuevas sustancias: glucosa y fructosa. Este proceso se llama inversión de azúcar y la mezcla resultante se llama azúcar invertido. Y lo curioso es que la reacción no se puede detectar externamente. Y el color, el volumen y la reacción del entorno siguen siendo los mismos. No se liberan gases ni precipitaciones. Y aun así se produce la reacción, sólo se necesitan instrumentos ópticos para detectarla. Los azúcares son sustancias ópticamente activas: un haz de luz polarizada, al atravesar su solución, cambia la dirección de polarización. Dicen que los azúcares hacen girar el plano de polarización, en una dirección u otra, y en un ángulo muy concreto. Entonces, la sacarosa gira el plano de polarización hacia la derecha, y la glucosa y la fructosa, productos de su hidrólisis, giran hacia la izquierda. De ahí la palabra “inversión” (del latín “dar la vuelta”). Pero, como no disponemos de instrumentos ópticos, intentaremos comprobar químicamente que el azúcar ingerido realmente ha sufrido cambios. A las soluciones de azúcar original y resultante, agregue unas gotas de solución de azul de metileno (puede tomar tinta azul para plumas estilográficas) y una pequeña solución débil de cualquier álcali. Calentar las soluciones de prueba en un baño de agua. En un tubo de ensayo con azúcar normal no se producirán cambios, pero el contenido de un tubo de ensayo con azúcar invertido se volverá casi incoloro. El azúcar invertido es mucho menos propenso a cristalizar que el azúcar normal. Si evaporas con cuidado su solución en un baño de agua, obtendrás un almíbar espeso que se parece un poco a la miel. No cristaliza después del enfriamiento. Por cierto, tres cuartas partes de la miel de abeja favorita de todos se compone de los mismos carbohidratos que el azúcar invertido: glucosa y fructosa. La miel artificial también se elabora a partir de azúcar invertido. Por supuesto, nuestro almíbar se diferencia de la miel y de manera significativa, principalmente, por la ausencia de olor. Pero si le agregas un poco de miel natural, este inconveniente se puede eliminar parcialmente. Pero, ¿por qué no preparar en casa más almíbar que no cristalice para hacer mermelada? Por desgracia, su limpieza completa de sustancias extrañas es difícil y no hay garantía de que se complete. En cualquier caso, no vale la pena correr el riesgo. Autor: Olgin O.M.
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