Taza de té. Divertida experiencia de química en casa.

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Una taza de té. experimentos quimicos

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Después del jarabe de azúcar, la mermelada y la miel, que hicimos en capítulos anteriores, será natural pasar al té. Extraigamos del té una sustancia que aumenta la vitalidad y tonifica. Estamos hablando de cafeína (esta sustancia se encontró por primera vez en los granos de café, hay incluso más que en las hojas de té).

Estrictamente hablando, el té contiene varias sustancias tónicas: vitaminas, aceites esenciales, etc. Pero el papel principal pertenece a la cafeína, de la clase de los alcaloides (esta es una clase amplia de compuestos orgánicos que contienen nitrógeno; también incluye la nicotina del tabaco, la papaverina de semillas de amapola, etc.) d.).

Para el experimento, necesitará un crisol de porcelana o metal (puede usar cualquier recipiente de metal adecuado, preferiblemente no plano, sino alto, como un vaso). Colocar en un mortero té negro machacado -aproximadamente una cucharadita- y unos 2 g de óxido de magnesio. Esta sustancia se vende en farmacias, generalmente con los nombres de "magnesia quemada", "óxido de magnesio". Mezclar ambas sustancias y colocar el crisol al fuego. El calentamiento debe ser moderado, no demasiado vigoroso. Coloque una taza de porcelana u otro recipiente similar, como un vaso para mermelada, encima del crisol o vaso y vierta agua fría en él. En presencia de óxido de magnesio, la cafeína se sublimará, es decir, se convertirá en vapor, sin pasar por la etapa líquida. Una vez en una superficie fría, la cafeína volverá a un estado sólido y se depositará en el fondo de la taza o roseta en forma de cristales incoloros. Deje de calentar, retire con cuidado la copa del crisol y raspe los cristales hasta colocarlos en un vial limpio.

¿Cómo puedes estar seguro de que realmente consumes cafeína? Hay una hermosa reacción cualitativa para esto. Coloque algunos cristales en un plato de porcelana o cerámica (un fragmento de azulejo servirá) y agregue una o dos gotas de ácido nítrico concentrado. (¡Los ácidos concentrados deben manipularse con extrema precaución!) Calienta la placa hasta que la mezcla esté seca. La cafeína se oxidará y se convertirá en un notable ácido amálico de color naranja.

Pero eso no es todo. Intentemos neutralizar el ácido añadiendo diez gotas de una solución concentrada de amoniaco (no de farmacia, sino de las que se venden en ferreterías). Al neutralizarse se forma una sal que es muy bonita, de color rojo, tornándose de color violeta. Esta sal se llama murexida y la reacción se llama murexida.

Es mejor realizar más experimentos con té en el círculo de química: para ello se necesitan buenas habilidades y sustancias que normalmente no están disponibles en casa. Aislaremos taninos del té - taninos, y de ellos obtendremos tanino, una mezcla de sustancias utilizadas para curtir cuero (de ahí el nombre - taninos), decapado de telas antes de teñirlo, en medicina - como astringente; Recuerde el sabor astringente del té fuerte. (Tenga en cuenta que para fines industriales existen otras fuentes no comestibles de tanino: tinta de nueces, agallas, zumaque, etc.).

Entonces, intentaremos extraer el tanino del té verde. Si no tienes té verde, también puedes tomar té negro, pero contiene muchos menos taninos.

Vierta un paquete pequeño de té verde (50 g) en una cacerola con medio vaso (100 g) de agua hirviendo y cocine a fuego lento durante aproximadamente una hora para extraer las sustancias solubles lo más completamente posible. Filtrar la solución a través de varias capas de gasa o mediante un paño de algodón doblado por la mitad; Enjuague el sedimento del filtro con agua caliente adicional (medio vaso). Obtendrá aproximadamente una taza de una solución de color amarillo verdoso.

Agregue de 15 a 20 g de acetato de plomo o la cantidad adecuada de loción de plomo al líquido. Tenga en cuenta que el acetato de plomo no debe introducirse en la boca: puede provocar intoxicación. Escurrir con cuidado el líquido, añadir un vaso de agua caliente al sedimento, remover, dejar reposar y escurrir nuevamente. Repita esta operación 3-4 veces para eliminar los iones de plomo. Para comprobar si realmente se han eliminado, tome una muestra del líquido y añádale en un tubo de ensayo unas gotas de ácido sulfúrico diluido. Si queda plomo, la solución se volverá turbia; en este caso, es necesario repetir el lavado. Cuando la prueba sea negativa, filtrar el precipitado (es tanato de plomo) a través de lana de vidrio y enjuagar el filtro con 50 ml de solución de ácido sulfúrico al 1% aproximadamente. Después de recoger la solución, neutralice el ácido añadiendo gota a gota una solución de hidróxido de bario al 0,5% y luego filtre el sulfato de bario precipitado.

La solución transparente restante contiene tanino de té. Evaporar a sequedad al baño maría. Quite el tanino restante del fondo y muela hasta convertirlo en polvo.

Aquí hay algunas reacciones hermosas con el tanino (como no tenemos mucho, unos tres gramos, lo usaremos con cuidado).

Disolver aproximadamente 0,5 g de tanino en 40 ml de agua. Tan pronto como agregue una solución de cloruro de hierro (III) u otra sal férrica, el líquido se volverá negro inmediatamente. Esta es una tinta antigua, solo el tanino se extraía de las nueces de roble (tinta), de los crecimientos de las hojas y de los brotes jóvenes del roble.

Otro experimento sorprendente: coloque aproximadamente 0,3 g de tanino en un pequeño tubo de ensayo y agregue tres gotas de ácido clorhídrico concentrado. Se forma flobafen, una sustancia roja.

A continuación, agregue un poco de tanino a una solución de nitrato de plata AgNO₃ (lapiz); También es adecuado un lápiz de lapislázuli de la farmacia. Esta vez precipitará un precipitado de tanato de plata. Tiene un color marrón.

Y la última experiencia con el tanino. Disuelva aproximadamente 2 g de vainillina (o la cantidad correspondiente de azúcar de vainilla) en una solución de ácido clorhídrico al 0,3% y agregue tres veces menos tanino. La coloración frambuesa no se hará esperar. Esta es una reacción característica no sólo ante los taninos, sino también, en general, ante sustancias de la clase de las catequinas, a la que pertenecen muchos taninos.

Autor: Olgin O.M.

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Batería de iones de sodio 12.03.2015

Los químicos han fabricado una batería de iones de sodio que funciona tan bien como la batería de iones de litio a la que estamos acostumbrados.

Hace algunos años, se sugirió que es hora de que la humanidad piense en una escasez inminente, pero no en la de petróleo y gas, a la que generalmente tememos, sino en la escasez de un metal alcalino: el litio. En nuestra vida hay cada vez más aparatos electrónicos y todo tipo de gadgets. Y todos ellos, desde un teléfono móvil hasta un coche eléctrico, utilizan energía eléctrica almacenada en baterías. La mayoría de estas son baterías de iones de litio. Hoy en día es el tipo más común de pilas recargables. Y aunque es poco probable que veamos guerras por los depósitos de litio en un futuro cercano, su costo puede aumentar. Y esto significa que es hora de pensar en baterías más baratas que usarían otras celdas. Los desarrolladores están apostando por el pariente más cercano del litio en el sistema periódico: el sodio, como un metal mucho más común y económico.

¿Por qué no puede tomar y reemplazar el litio en una batería con sodio? Se trata del tamaño atómico. Aunque el litio y el sodio son muy similares en sus propiedades químicas, el átomo de sodio es significativamente más grande que el átomo de litio. Y resulta crítico para el funcionamiento de la batería. Una batería de litio tiene dos electrodos, uno de carbono o grafito y el otro de un óxido de metal como el cobalto. Los iones de litio sirven como portador de carga entre los electrodos, por lo que, de hecho, se denominan baterías de iones de litio. Durante la recarga, los iones de litio se liberan del electrodo de óxido de metal y pasan al segundo electrodo, que está hecho de carbono.

El tamaño de los átomos de litio es tal que pueden integrarse fácilmente en la estructura del electrodo. Este proceso se llama intercalación, durante el cual los iones metálicos "aprietan" entre las capas atómicas de grafito. Durante la descarga, ocurre el proceso inverso: los iones de litio abandonan el electrodo de grafito y regresan al segundo electrodo.

El punto clave de este proceso electroquímico es precisamente la incorporación de iones al electrodo. Cuanto más rápido y fácil pasa, mayor puede ser la potencia instantánea. Si el proceso es lento, la batería no podrá proporcionar la corriente necesaria para operar el dispositivo. Esta es precisamente la dificultad de desarrollar una batería de iones de sodio. Un electrodo de carbono no es adecuado porque los iones de sodio, debido a su tamaño, son extremadamente reacios a integrarse en la estructura del grafito.

Es por eso que los electroquímicos buscan materiales de electrodos que sean adecuados para la electrónica convencional. Después de todo, es posible hacer una batería con iones de sodio, y funcionará, el punto es que no será tan pequeña, espaciosa y poderosa como el litio. Pero son la potencia y el tamaño los parámetros más importantes para los dispositivos móviles.

Un equipo de investigadores dirigido por el profesor Yong Lei de la Universidad Técnica de Ilmenau en Alemania ideó un material que se puede usar para fabricar un electrodo en una batería de iones de sodio, de modo que no sea inferior al litio en términos de potencia. y capacidad

Primero, los químicos analizaron qué propiedades debería tener el material del electrodo para garantizar la introducción efectiva de iones de sodio. La elección recayó en los compuestos aromáticos conjugados de la clase de los transestilbenos. Tienen la capacidad de transferir carga, son estables al cargar y descargar la batería y forman capas intermoleculares entre las que se puede introducir sodio fácilmente.

Los químicos probaron qué tan bien funcionaría un electrodo hecho de dicho material y resultó que con una densidad de corriente promedio de 1 A / g, la capacidad sería de 160 mAh / g, que no es inferior a las baterías de iones de litio. La batería también se desempeñó bien en la prueba de resistencia, conservando el 70 % de su capacidad después de 400 ciclos de carga y descarga. Y aunque la implementación comercial del proyecto aún está lejos, los resultados obtenidos indican que las baterías de iones de sodio tienen derecho a la vida y pueden, en principio, reemplazar a las ya conocidas baterías de iones de litio.