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La solubilidad es la capacidad de una sustancia (soluto) para disolverse en otra (disolvente), formando una solución homogénea. Esta propiedad depende de la naturaleza del soluto y del disolvente, así como de factores como la temperatura y la presión del sistema. La solubilidad puede expresarse en diferentes unidades, como moles por litro, gramos por litro o porcentaje de soluto en relación con el disolvente. Por ejemplo, el agua es un disolvente polar que puede disolver muchas sustancias polares e iónicas, pero no es eficaz para disolver sustancias no polares como el aceite.

La densidad es una propiedad física que indica la cantidad de masa contenida en un volumen determinado de una sustancia. Se expresa comúnmente en unidades de gramos por centímetro cúbico (g/cm³) o kilogramos por metro cúbico (kg/m³). La densidad es una característica intrínseca de cada material y puede variar con la temperatura y la presión. Por ejemplo, la densidad del agua pura a 4 °C es de aproximadamente 1 g/cm³, mientras que la del hierro es de alrededor de 7.87 g/cm³.

Objetivo: Elaborar una lámpara de lava casera aprovechando la inmiscibilidad del aceite en agua y sus diferencias entre sus densidades.

Justificación del experimento: En este experimento, se utiliza agua y aceite, dos líquidos con densidades diferentes y que no se mezclan debido a su distinta polaridad. Al agregar una pastilla efervescente, se genera dióxido de carbono (CO₂), cuyas burbujas arrastran el agua coloreada a través del aceite. Una vez que las burbujas escapan, el agua, más densa, vuelve a descender, creando el efecto visual característico de una lámpara de lava.

Este experimento permite comprender cómo la diferencia de densidad y la formación de gas afectan el movimiento de los líquidos

Fuentes:

Caballero Casero, N. (2024, 14 de diciembre). ¿Puede el agua disolver cualquier líquido? El País. Recuperado de https://elpais.com/salud-y-bienestar/nosotras-respondemos/2024-12-14/puede-el-agua-disolver-cualquier-liquido.html

Universidad Nacional Autónoma de México. (s.f.). ¿Qué es la solubilidad? Recuperado de https://ru.cuautitlan.unam.mx/retrieve/4f276e30-a345-44d4-b8d8-b0f722468909

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La capilaridad es el fenómeno por el cual un líquido asciende o desciende en un tubo estrecho (capilar) debido a la interacción entre las fuerzas de adhesión y cohesión. Este efecto es resultado de la atracción entre las moléculas del líquido y las superficies sólidas del tubo, así como de la tensión superficial del líquido. La capilaridad es fundamental en procesos naturales y tecnológicos, como la absorción de agua por las raíces de las plantas y el funcionamiento de materiales porosos.

Objetivo:Observar y explicar el fenómeno de capilaridad que presenta la molécula del agua.

Justificación: Al dibujar una marca con un plumón a base de agua en un papel absorbente y luego sumergirlo parcialmente en agua, el líquido asciende por las fibras del papel gracias a la capilaridad. A medida que el agua se mueve, disuelve los pigmentos del plumón y los separa según su solubilidad y afinidad con el papel, generando un efecto de cromatografía.

Este experimento permite comprender cómo los líquidos pueden desplazarse en materiales porosos sin necesidad de gravedad

Referencia

Universidad Nacional Autónoma de México. (s.f.). Capilaridad. Recuperado de https://www.fisica.unam.mx/archivos/pdfs/difusion/capilaridad.pdf

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Proyecto experimental: Propiedades del agua 

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La polaridad del agua se refiere a la distribución desigual de la carga eléctrica en la molécula de agua (H₂O). Esto ocurre porque el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno, lo que significa que atrae con más fuerza los electrones compartidos en los enlaces covalentes.

El oxígeno adquiere una carga parcial negativa

Los hidrógenos adquieren una carga parcial positiva

Objetivo:

Observar y explicar la polaridad que presenta la molécula del agua.

Justificación:

El agua es una molécula polar debido a la diferencia en la electronegatividad entre los átomos de oxígeno e hidrógeno, lo que da como resultado una distribución desigual de la carga electrónica. El oxígeno, al ser más electronegativo, atrae con mayor intensidad los electrones compartidos, generando una carga parcial negativa en su extremo y cargas parciales positivas en los hidrógenos. Esta característica permite que las moléculas de agua formen enlaces de hidrógeno entre sí y que interactúen con otras sustancias cargadas.

En este experimento, la polaridad del agua se manifiesta al interactuar con un objeto cargado electrostáticamente, como una regla o globo frotado contra el cabello. La fricción genera carga estática en el objeto, lo que crea un campo eléctrico que atrae las moléculas de agua. Este fenómeno se debe a la orientación dipolar de las moléculas de agua, las cuales son atraídas hacia la carga del objeto debido a la redistribución de fuerzas en la superficie del chorro de agua.

Referencias:

Pérez, M. A., & Gómez, R. J. (2018). Propiedades físico-químicas del agua y su relación con los sistemas biológicos. Revista de Ciencias Naturales, 34(2), 45-58. https://doi.org/xxxxx

Universidad Nacional Autónoma de México. (2020). La importancia de la polaridad del agua en los procesos biológicos. UNAM Ciencia. https://www.unamciencia.mx/polaridad-agua

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La densidad es una magnitud referida a la cantidad de masa contenida en un determinado volumen, y puede utilizarse en términos absolutos o relativos.

La densidad del agua en gramos es de en torno a 1.000 kg/m³. Sin embargo, hay que tener en cuenta otros factores como la temperatura (sería de unos 998 kg/m³ a 20ºC, o 0,998 g/cm³), la presión (se suele considerar 1 atmósfera) y la salinidad (en este caso hablamos de agua destilada).

Objetivo: Demostrar el cambio de la densidad que hay en el agua, al momento de añadir sodio (NaCl).

Justificación del experimento: Este experimento se justifica porque permite demostrar el principio de flotabilidad; la fuerza de flotación se basa en la densidad de un objeto así como el principio de arquímedes (se refiere a la fuerza de flotación que se genera cuando un cuerpo se sumerge en un fluido, ya sea parcial o totalmente.)

Así mismo se demuestra como la densidad de un líquido influye en la capacidad de un objeto para hundirse o flotar.

Cuando el agua tiene sal su densidad es mayor, debido a la cantidad del soluto disuelto (NaCl), es por esto que el huevo logra flotar, en cambio cuando se tiene agua pura su densidad es menor por lo tanto el huevo no flota.

Fuentes: Moebs, W., Ling, S. J., & Sanny, J. (2021b, septiembre 28). 14.4 Principio de Arquímedes y flotabilidad - Física universitaria volumen 1 | OpenStax. https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-1/pages/14-4-principio-de-arquimedes-y-flotabilidad

iAgua, R. (2024b, mayo 23). ¿Cuál es la densidad del agua? iAgua. https://www.iagua.es/respuestas/cual-es-densidad-agua

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EL calor específico es la cantidad de energía en forma de calor que se necesita para elevar la temperatura de una unidad de masa de una sustancia en un grado Celsius (°C) o Kelvin (K). Se expresa en Joules por gramo por grado Celsius (J/g·°C) y varía dependiendo del material.Propiedades térmicas del agua.

En este caso el agua, su calor específico es 4.18 J/g·°C, lo que significa que puede absorber una gran cantidad de calor sin aumentar significativamente su temperatura.

Objetivo:

Observar y explicar la propiedad de calor específico que presenta la molécula del agua.

Propiedades térmicas del agua

El agua tiene un alto calor específico (4.18 J/g·°C) en comparación con otras sustancias, lo que significa que requiere más energía para aumentar su temperatura.

Cuando el globo con agua se calienta, el calor de la llama es absorbido y distribuido por el agua, evitando que el látex del globo se debilite y explote.

Comparación con el aire

El aire tiene un calor específico más bajo y es un mal conductor térmico.

Cuando el globo lleno solo de aire se calienta, el látex absorbe directamente el calor, aumentando su temperatura hasta que se rompe debido a la expansión del aire caliente y el debilitamiento del material.

Justificación:

Este experimento se basa en la propiedad térmica del calor específico que determina la cantidad de energía necesaria para cambiar la temperatura de una sustancia. El objetivo es demostrar que el agua, debido a su alto calor específico, absorbe más calor sin aumentar rápidamente su temperatura, protegiendo al globo del calor directo de la vela.

Referencias:

Universidad Nacional Autónoma de México (UNAM). (2020). Conceptos básicos de calor y temperatura. Facultad de Ciencias. Recuperado de www.fciencias.unam.mx

Cengel, Y. A., & Boles, M. A. (2019). Termodinámica: Un enfoque de ingeniería (8ª ed.). McGraw-Hill.