Manual Practico Para jóvenes CIENTÍFICOS… MIS PRIMEROS EXPERIMENTOS

Prof. Felix. E. Diaz (Maestro Sri- Deva Fénix)Director de la T.I.A.C. (Talleres de Investigaciones Alternativas de la Ciudadela del Fénix)

Acción blanqueadora de la lejía

En casa la lejía se utiliza para limpiar. En realidad es una disolución que contiene hipoclorito de sodio capaz de oxidar a las sustancias que forman las tintas de los bolígrafos y rotuladores. A ésa propiedad se le llama "poder blanqueador de la lejía", y es la explicación del por qué "limpia" la mayoría de las manchas de tinta.

En esta actividad vamos a investigar el poder blanqueador de la lejía. Para ello se van a usar diferentes tintas de rotulador y de bolígrafo y vamos a ver los cambios producidos por acción de la lejía.

Información previa:

Las lejías contienen una disolución de la sustancia hipoclorito de sodio, NaClO. Esta disolución actúa sobre algunos colorantes haciendo que cambien de color y, en algunos casos los decolora completamente.

Se dice que el hipoclorito de sodio ejerce una acción oxidante sobre la tinta. Ésta a su vez, ejerce una acción reductora sobre el hipoclorito de sodio.

Material:

• Lejía comercial (disolución de hipoclorito de sodio), unos 10 cm3 en un vaso de precipitados. PRECAUCIÓN: evitar el contacto con la piel.

• Pincel pequeño• Diversos rotuladores y bolígrafos de distintos colores y marcas

¿Qué debes hacer?

1. En un papel blanco, a la izquierda, escribe en columna y con separaciones de dos centímetros, una palabra con rotuladores y bolígrafos de diferente color. A la derecha del papel, y también en columna escribe, en el mismo orden y con los mismos rotuladores y bolígrafos, la marca y el color de cada uno.

2. Moja el pincel en la lejía y pinta por encima, cada una de las palabras de la columna de la izquierda. No pintes las de la columna de la derecha, pues te servirán de referencia.

3. Observa los cambios en las tintas y el tiempo que tarda en producirse.

Acelerador magnético (rifle de Gauss)

El acelerador magnético lineal, conocido también con el nombre de rifle de Gauss, es un sencillo dispositivo que permite lanzar una bola de acero a gran velocidad.

Se puede construir en casa si disponemos de imanes potentes y canicas de acero, elementos que se pueden conseguir en tiendas especializadas o que son la base de algunos juegos de construcción, como por ejemplo el llamado “geomax”. Éste último juego contiene varios imanes de boro-neodimio, en forma de pequeñas barras, y bolas de acero que se utilizan para realizar diferentes estructuras fáciles de montar.

Material necesario

• 4 imanes de boro-neodimio. Nosotros lo vamos a construir con las barras de imán y las bolas del geomax (ver figura)

• 9 bolas de acero. • Una regla de madera o plástico de 50 cm de longitud.

Cinta adhesiva. ;

¿Qué vamos a hacer?

Sobre una regla de madera, plástico o simplemente un listón de madera se colocan los cuatro imanes alternando sus polos. Es preferible que la regla tenga una surco en su centro, aunque no es necesario. La distancia entre los imanes es la equivalente a 4 veces el diámetro de las bolas de acero que vayamos a utilizar.

Sujetamos los imanes fuertemente a la regla con cinta adhesiva, procurando que el eje del imán esté a la misma altura que el centro de las bolas, para ello pondremos debajo de éstos un trozo de cartón, un trozo de madera o un papel doblado.

Todo el conjunto debe quedar perfectamente alineado.

En la foto se muestra el dispositivo con todos los elementos alineados. Al lanzar la 1º bola conseguimos que la última salga disparada a mayor velocidad

¿Cómo dispara el rifle?

Colocaremos ocho de las bolas distribuidas por parejas detrás de cada uno de los imanes, tal como muestra la foto.

La bola restante es la que hace que comience la reacción en cadena: cuando ésta se acerca al primer imán transfiere su energía y la tercera bola sale disparada hasta llegar al segundo imán, después saldrá la quinta, la séptima y por último la novena bola que es lanzada con una energía cinética bastante más alta que la que tenía la primera bola

Para volver a disparar se colocan otra vez las bolas en la posición inicial.

¿En qué se basa este dispositivo?

El punto de partida consiste en lanzar una bola sobre un primer imán. En la colisión, se transfiere la energía a otra bola, de manera similar al juego del billar, la segunda bola transfiere energía a la tercera y así sucesivamente. Se van produciendo pequeños incrementos de energía, debido a que la bola que sale despedida está siempre más cerca del segundo imán que del primero y se van acumulando según se va pasando por una sucesión de campos magnéticos. Podemos decir que aumenta la energía cinética, en cada choque, a costa de la energía potencial.

¿Cómo construir una pila eléctrica en casa? Una pila es un dispositivo que permite obtener una corriente eléctrica a partir de una reacción química. En esta experiencia te vamos a enseñar a construir una pila casera que, además, funciona.

Material que vas a necesitar: • Un vaso • Una botella de vinagre • Un trozo de tubería de cobre (de las que se usan para las

conducciones de agua) • Un sacapuntas o afilalápices metálico • Cables eléctricos • Un aparato que vamos a hacer funcionar con la pila. Se

obtienen buenos resultados con los dispositivos musicales que llevan algunas tarjetas de felicitación. También puede servir un reloj despertador de los que funcionan con pilas.

¿Cómo construir la pila?Toda pila consta de dos electrodos (generalmente dos metales) y un electrolito (una sustancia que conduce la corriente eléctrica). En este caso vamos a utilizar como electrodos los metales cobre y magnesio. En concreto, vamos a utilizar una tubería de cobre y un sacapuntas, cuyo cuerpo metálico contiene magnesio. Como electrolito vamos a utilizar vinagre.Construir la pila es muy sencillo sólo tienes que introducir los electrodos en el interior del vinagre contenido en un vaso y unir un cable a cada uno de

ellos (tal como muestra la figura).

Debes tener cuidado de que la tubería de cobre se encuentre bien limpia. Para limpiarla puedes frotarla con un papel de lija.¿Cómo hacer que funcione?Para hacerla funcionar sólo tienes que unir los dos cables que salen de los electrodos a un aparato que funcione con pilas. El problema es que esta pila proporciona una intensidad de corriente muy baja, debido a que tiene una alta resistencia interna, por ello no siempre vas a conseguir que funcione. Tienes que elegir el dispositivo adecuado: un aparato que requiera una potencia muy pequeña. Por ejemplo:

• Un dispositivo de los que tocan una canción en los juguetes para bebés o de los que llevan incorporado algunas tarjetas de felicitación (musicales)

• Un reloj a pilas (sirve un despertador) Sólo tienes que unir los cables de la pila a los dos polos del portapilas del aparato. Pero no olvides que hay que buscar cuál es la polaridad correcta, sino puede que el aparato no funcione.

NOTA: Mientras no se utilice, hay que tener el sacapuntas fuera del vinagre para evitar que reaccionen. Observarás que cuando entran en contacto, el magnesio del sacapuntas reacciona con el ácido del vinagre y se desprenden numerosas burbujas. Se trata de gas hidrógeno.Sigue experimentando

Puedes intentar hacer funcionar otros aparatos con esta pila. Probablemente lo consigas con un pequeño motor eléctrico.

También puedes intentar construir otras pilas utilizando otros metales y otros electrolitos. El problema que vas a encontrar es que la intensidad que obtienes es muy baja y te va a resultar difícil hacer funcionar los aparatos. Pero, si tienes un polímetro (aparato para medir intensidades y diferencias de potencial eléctricas) a mano podrás detectar la corriente obtenida.

Cómo desviar un chorro de agua sin tocarlo En esta experiencia vamos a ver cómo es posible desviar un chorro de agua sin llegar a tocarlo. Para ello nos vamos a ayudar de las propiedades eléctricas de la materia. ¿Qué necesitamos?

• Grifo con agua. • Un objeto que pueda cargarse eléctricamente con facilidad:

peine, tubo de plástico, varilla de vidrio, un vaso, un globo, etc • Paño de lana o medias de lycra.

¿Cómo lo hacemos? Lo primero que necesitamos conseguir es un chorro de agua fino y regular. Para ello hay que abrir o cerrar un grifo lentamente hasta que el chorro tenga las características que buscamosTambién tenemos que cargar un objeto eléctricamente (electricidad estática). Para ello basta con frotar, con energía, el objeto con un paño de lana. Acerca con cuidado el objeto al chorro de agua. Pero, sin llegar a tocarlo.Observa cómo se desvía.

Sigue experimentandoPuedes probar a electrizar otros cuerpos como láminas de plástico, pelota de playa, peines, etc. y acercarlos al chorro de agua. Recuerda que las prendas de lana, lycra o nylon consiguen electrizar los cuerpos fácilmente.

¿Por qué ocurre esto?En toda la materia existen cargas eléctricas, sin embargo, en la mayoría de los casos, no observamos sus efectos porque la materia es neutra: el número descargas positivas es igual al de cargas negativas, de forma que se compensan.

Cuando frotamos un objeto de plástico (también pasa para otros materiales) con un paño de lana, uno de los dos cuerpos pierde electrones y el otro los gana, de forma que quedan cargados uno positivamente yel otro negativamente.

Las moléculas de agua son neutras, tienen el mismo número de cargas positivas que negativas. Sin embargo, tienen una peculiaridad las cargas no están distribuidas uniformemente dentro de la molécula. De esta forma nos encontramos con que las moléculas de agua son asimétricas, desde el punto de vista de la carga, y tienen un extremo positivo y otro negativo. Esto hace que en un campo eléctrico tiendan a orientarse. Así, cuando acercamos el objeto cargado al chorro de agua, las moléculas se orientan y el objeto atrae al extremo de la molécula que tiene signo contrario. El resultado es que el chorro se desvanece.

Como fabricar un extintor casero Para ello necesitas los siguientes materiales:

BicarbonatoTapón de corcho de una botella de vinoPajita para beberServilletas de papelBotella de agua pequeña (seca)VinagreUn hilo de los que se utilizan para coserUna barrena o un berbiquí

Cómo fabricar el extintor Cogemos una servilleta de papel y la abrimos del todo, de forma que quede cuadrada.

Echamos en ella 4 cucharaditas de bicarbonato (en el centro) y la cerramos por los extremos, en forma de bolsita, enrrollándola con un hilo (tiene que quedar bien sujeto).

Después cogemos la botella y echamos en ella 5 cucharadas de vinagre.A continuación cogemos un corcho y le hacemos un agujero con un berbiquí, traspasando todo el corcho, para que pueda entrar la pajita. Si no se tiene un corcho, se puede utilizar el tapón de plástico de la botella tapando los huecos con plastilina.Después cogemos la bolsita de bicarbonato y la metemos en la botella de forma que cuelgue (con una parte del hilo fuera) y no toque con el vinagre; metemos la pajita en el corcho y con esta tapamos la botella.Por ultimo, para saber si el experimento funciona, encendemos una vela.

Tapamos con el dedo la pajita sujetando la botella al mismo tiempo, mezclamos el bicarbonato con el vinagre y agitamos, sin destapar la pajita.

Quitamos el dedo y proyectamos el gas que sale de la botella sobre la vela que se apaga.

NOTA: recuerda que se trata de un extintor casero y sólo sirve para apagar una vela

Y me convertí en bombero Un extintor es un artilugio cuya función es apagar el fuego. En esta actividad vamos a construir uno empleando una sustancia tan cotidiana como el hidrógenotrioxocarbonato (IV) de sodio, vulgarmente conocido como bicarbonato sódico. Éste, ha sido ampliamente empleado como antiácido casero en lugar de las sales de frutas, almax, etc.Los antiguos extintores constaban de dos recintos independientes que, con un movimiento brusco o invirtiéndolos, ponían en contacto las sustancias que albergaban. Estas, al mezclarse, provocan una reacción química que

desprende dióxido de carbono que se libera en forma de spray y apaga el fuego.

¿Qué nos hace falta? Botella de plástico pequeña o un bidón de ciclista. Vinagre (disolución de ácido acético). Bicarbonato sódico. Pañuelos de papel.

¿Qué vamos a hacer?Una pequeña botella de agua que posee un agujero en el tapón, o en un bidón de ciclista, se llena hasta, aproximadamente, una sexta parte de su volumen con vinagre.

En el interior de un "saquito" fabricado con un trozo de un pañuelo de papel, se coloca una cucharadita de bicarbonato sódico (5g) que se introduce rápidamente en la botella. La presencia del papel retrasa el contacto entre los dos reactivos lo suficiente como para poder cerrar la botella sin que comience la reacción. Se tapona el agujero durante unos segundos para que el gas generado (dióxido de carbono) salga a presión, extinguiendo el fuego.

Bicarbonato sódico + Vinagre ----> Acetato de sodio + Dióxido de carbono + AguaLos actuales extintores utilizan sustancias a presión y no bicarbonato y vinagre; ya que elevadas concentraciones de dicho gas en un lugar cerrado son peligrosas para el ser humano (muerte por asfixia).

Completa tu experimento Si además se desea se puede construir una carcasa semejante a la de los extintores reales. Para ello se toma una botella grande de un refresco cualquiera, a la que se le quita el fondo. Su misión es sólo de adorno. Ahora cogemos una botella más pequeña, que es en la que va a tener lugar la reacción química. Por la parte interna de la botella grande (carcasa) se pega el tapón agujereado de la botella pequeña. Se introduce un pequeño tubo de cristal por el agujero del tapón y

en el otro extremo se pone una goma, para que la salida de gas sea dirigible. Además, la goma se cierra con una pinza de modo que el recinto donde va a tener lugar la reacción sea hermético. También se puede utilizar una llave de fontanero (como la que se ve en la foto) en lugar del tubo de cristal, goma y pinza.Al final, se forra la carcasa con cartulina o con pasta de papel (mezcla de papel de cocina y cola blanca) y se pinta de color rojo y negro.Para que el extintor funcione sólo hay que rellenar la botella pequeña con vinagre y una carga de bicarbonato y enroscarla rápidamente en el interior de la carcasa.Ahora nuestro extintor es "recargable" (sólo hay que desenroscar la botella pequeña y volver a rellenarla) y está listo para apagar el fuego; lo que indudablemente te convierte en bombero.

Volcán en erupción Un volcán es una fisura en la corteza terrestre que está en contacto con una zona magmática y que bajo ciertas condiciones permite la salida de materias fluidas o sólidas a alta temperatura (lava). Existen dos tipos de lava; una más fluida y por lo tanto más destructiva y otra más viscosa de avance más lento. Por todos son conocidos los efectos devastadores de una erupción volcánica; pero también es un espectáculo majestuoso y francamente atrayente.

¿Qué nos hace falta?Botella de plástico de 33mL. Vinagre. Bicarbonato de sodio. Pimentón u Onoto en polvo. Harina. Agua.

¿Qué vamos a hacer?Se llena la botella con agua hasta aproximadamente un tercio de su volumen y sobre ésta se adiciona vinagre hasta completar algo más de los dos tercios de dicha botella. Sobre esta disolución se echa una cucharada del onoto o pimentón que dará el

color rojo a la "lava". Ahora se coloca la botella en el interior del volcán; de tal modo que al tener lugar la reacción química la "lava" generada ascienda por el cuello de la botella y resbale por las paredes del volcán.

Para que se produzca dicha reacción se añade por la boca del volcán un par de cucharadas de bicarbonato de sodio. Al entrar en contacto este sólido con el ácido acético contenido en el vinagre tiene lugar el siguiente proceso donde se genera dióxido de carbono (gas) que "empuja" la lava hacia el exterior:Vinagre + Bicarbonato sódico ----> Dióxido de carbono + Agua + Acetato de sodio

Completa tu experimento

Si se añade harina a la botella que contiene el vinagre se conseguirá que la lava tenga un aspecto más espumoso, siendo más espesa. Se pueden construir volcanes muy diferentes empleando pasta de papel que una vez seca se recubrirá con una pintura plástica capaz de soportar la "lava" que no es más que una disolución acuosa. Además se usará como boca del volcán el tapón de la botella perforado; ya que así se consigue que el cierre del lugar donde va a tener la reacción (botella) sea hermético y que la "lava" tenga un único camino de avance.

Iluminación prehistórica A lo largo de la historia el hombre ha encontrado muchos retos que ha tenido que superar con grandes dosis de ingenio. Uno de ellos ha sido cómo iluminarse en la oscuridad. El problema encontró su primera solución con el descubrimiento del fuego. Pero, desde las primeras hogueras hasta las modernas lámparas halógenas o fluorescentes, han sido muchos los dispositivos ingeniosos que se han utilizado para proporcionar luz frente a las tinieblas. Uno de ellos es la lámpara de tuétano que utilizaban los hombres prehistóricos.En esta experiencia vas a aprender a construir una lámpara prehistórica, un dispositivo muy sencillo, aprovechando el tuétano del hueso de un animal.Material que vas a necesitar:Un hueso de caña Una tira de tela de algodón

¿Qué vamos a hacer?

El dispositivo es muy sencillo. El propio hueso es el recipiente que contiene la "vela" y el tuétano que está en el interior del hueso es el combustible. Tan sólo nos falta una mecha.La mecha la puedes fabricar con un trocito de tela de algodón o una cuerda de algodón. También te puede servir un palito de fósforo de cartón a la que se le ha quitado la cabeza.Hunde la mecha en el tuétano, dejando que asome aproximadamente 1 centímetro. Sólo tienes que acercar una cerilla a la mecha y esperar un poco para que empiece a fundir la grasa. En seguida verás que prende y comienza a funcionar.

PRECAUCIÓN: Está experiencia debe realizarse siempre en presencia de un adulto¿Por qué ocurre esto?La grasa del tuétano es el combustible. Con el calor funde y sube por la mecha por efecto de la capilaridad. Parte de la grasa que sube se transforma en gas que es el que arde en el extremo de la mecha.

Huellas dactilares ¿Qué necesitamos? Una hoja de papel Una hoja de plástico fuerte (por ejemplo, de un forro de un libro o de las que se usan para encuadernar) Polvos de talco Un lapicero

Preparación del reveladorUno de los métodos más utilizados para revelar huellas dactilares es espolvorear la superficie en que se encuentra la huella con carbón activo muy finamente pulverizado. En casa no solemos tener carbón activo, pero podemos llegar a conseguir una sustancia que lo sustituya: vamos a trabajar con polvo de grafito. Lo más importante es que quede dividido muy finamente.Para prepararlo vamos a frotar con la mina de un lápiz sobre una superficie metálica lisa. Por ejemplo, sobre la cara interna de unas tijeras. Frota hasta conseguir una pequeña cantidad de polvo negro.

¿Cómo lo hacemos?En primer lugar necesitamos tener alguna huella que revelar. Para conseguirlas úntate crema de manos en los dedos y después imprime tu huella sobre un papel o sobre una superficie de plástico.

Para revelarlas, si la superficie es clara o transparente espolvorea el polvo de grafito negro por encima. Si la superficie es oscura, espolvorea unos pocos polvos de talco.

Vuelca los polvos sobrantes con cuidado y golpea con los dedos, con suavidad. el papel o el plástico para que la vibración haga caer el polvo sobrante. Observa la huella que ha quedado marcada. Puedes utilizar una lupa para verla con más detalle. Puedes, también, probar a buscar huellas en otras superficies.

¿Cómo funciona una jaula de Faraday? Una jaula de Faraday es una pantalla eléctrica, una superficie conductora que rodea un espacio hueco impidiendo las perturbaciones producidas por campos eléctricos externos. En esta experiencia vamos a ver de una forma muy sencilla el efecto de una jaula de Faraday.

Material que vas a necesitar: Un receptor de radio a pilas Una hoja de papel de aluminio (el que se utiliza para envolver los alimentos) Una hoja de papel de periódico

¿Cómo realizamos el experimento? Con el receptor de radio vas a sintonizar una emisora que se oiga bien y potente. Envuelve el receptor en el papel de periódico y observa lo que ocurre. Verás que la radio sigue oyéndose normalmente.

Vuelve a realizar el experimento, pero ahora con el papel de aluminio. ¿Qué ocurre? Observa que en cuanto queda cubierta con el papel de aluminio el aparato de radio deja de sonar.

El papel de aluminio que envuelve al aparto de radio forma una jaula de Faraday que impide que capte los campos electromagnéticos que transportan la señal.

¿Por qué ocurre esto?Por ahora vamos a dejar esta pregunta abierta para que la contesten nuestros lectores. En el próximo número publicaremos las mejores respuestas en nuestra sección

Construye un imán En esta experiencia vamos a ver cómo podemos construir un imán aprovechándonos del campo magnético terrestre. .El hierro es un material ferromagnético y, según algunas teorías, está constituido por un conjunto de dominios magnéticos (pequeños cristales de hierro) que se encuentran ordenados al azar. Si conseguimos que esos dominios se orienten todos en la misma dirección, el objeto de hierro se habrá magnetizado. Es lo que ocurre cuando juntamos un clavo con un imán. Al separarlos el clavo ha quedado magnetizado y se comporta también como un imán.

Material necesario

Una barra de hierro Un martillo Una brújula

¿Que vamos a hacer?

Tenemos que coger la barra con una mano y dar un golpe seco con el martillo. De esta forma se imantará la barra, aunque de forma débil. Pero, para conseguir que los dominios magnéticos queden alineados, resulta fundamental que la barra esté orientada, lo más paralela posible, con las líneas del campo magnético terrestre. Para ello nos vamos a ayudar de la brújula. Así, la barra tiene que estar orientada en la dirección Norte-Sur e inclinada hacia el suelo (como se muestra en la figura). La inclinación de la barra dependerá de la latitud en que nos encontremos. En el hemisferio Norte deberá estar más bajo el extremo más al Norte. En el hemisferio Sur, al revés. El ángulo de inclinación dependerá de esa latitud. A la altura de el Ecuador deberá ser 0º (barra horizontal).

Cuánto más hacia el polo nos encontremos, más inclinada deberá estar la barra. En España, aproximadamente, una buena inclinación pueden ser unos 30º.

Cómo reconocer la imantación

Puedes utilizar limaduras de hierro o recortes de un estropajo de acero, tal como se muestra en la experiencia:

Lo primero que tienes que hacer es comprobar que la barra que utilizas no está imantada antes del experimento (no atrae a las limaduras de hierro. Al final tienes que comprobar que efectivamente la barra ha quedado imantada y atrae a las limaduras.

Dificultades que vas a encontrar

La principal dificultad que vas a encontrar es conseguir una barra de hierro o un clavo grande que no esté imantado. la mayoría de los objetos de hierro con los que te vas a encontrar están ya imantados, fundamentalmente porque se han utilizado imanes muy potentes para trasladarlos en la fábrica o en los almacenes.

Imanes que levitan

En esta experiencia vamos a ver cómo los imanes pueden levitar unos sobre otros debido a la repulsión que ejercen entre sí dos polos magnéticos del mismo signo.

Material necesario Imanes anulares. Se pueden obtener de los auriculares que se utilizan para los aparatos de música (walkman, radios, etc), una vez que se han estropeado. Un Pitillo para refrescos Una bolita de plastilina ¿Que vamos a hacer?Sujeta la pitillo con la bola de plastilina de forma que quede vertical. Ensarta un imán través de la pitillo. Añade más imanes procurando que se enfrenten siempre polos opuestos. Observa cómo los imanes levitan unos sobre otros.

Sigue experimentando

Si tienes suficientes imanes, puedes probar a juntar varios en grupos que se repelan entre sí.

Potencia de un imán

Algunas sustancias como la magnetita presentan la propiedad de atraer a pequeños trozos de hierro, propiedad que se denomina magnetismo. Hay otras sustancias como el hierro, el cobalto y el níquel que pueden adquirir magnetismo con un tratamiento adecuado.

Los imanes que se utilizan en la actualidad están fabricados con aleaciones de diferentes metales (Aluminio-níquel-cobalto, boro-neodimio, samario-cobalto, óxidos férricos, etc.). Los podemos encontrar de diferentes formas y tamaños según su potencia y utilidad.

En casa podemos encontrar imanes en adornos de los que se pegan en la nevera, en algunos juguetes, en auriculares, altavoces, etc.Un imán atrae a los trozos de hierro sin que haya contacto directo con ellos, la fuerza magnética se manifiesta a distancia, y es lo que vamos a estudiar en este experimento.

¿Qué nos hace falta?Imanes Clips Folios

¿Qué vamos a hacer?Vamos a comparar la potencia de los diferentes imanes, para ello iremos acercando clips y contaremos cuántos es capaz de sujetar cada uno de ellos.Para estudiar hasta qué distancia actúa un imán iremos intercalando papeles entre el imán y un clip hasta que no sea capaz de sujetarlo.

Diamagnetismo Normalmente denominamos "magnéticas" a un grupo reducido de sustancias que son atraídas por un imán y pueden llegar a formar, ellas mismas, imanes. Desde el punto de vista científico estas sustancias reciben el nombre de ferromagnéticas y son fundamentalmente los metales hierro, cobalto y níquel. Sin embargo, de una u otra forma, toda la materia tiene propiedades magnéticas.

En 1847 Michael Faraday descubrió que una muestra de bismuto era repelida por un imán potente, a este comportamiento le denominó diamagnetismo. Se trata de un efecto muy débil, difícil de medir, que presentan algunas sustancias tan comunes como, por ejemplo, el agua.

Algunos ejemplos de sustancias diamagnéticas

BismutoCobre

DiamanteOro

MercurioPlataSodio

Dióxido de carbonoAguaPlomo

HidrógenoBencenoNaftaleno

Una forma sencilla de explicar el diamagnetismo es decir que se trata de una propiedad de la materia resultado de aplicar la ley de Lenz a escala atómica. Según la teoría electromagnética, siempre que varía el flujo magnético se genera una corriente inducida y según la ley de Lenz "el sentido de las corrientes inducidas es tal que con sus acciones electromagnéticas tienden a oponerse a la causa que las produce".

Todos los átomos contienen electrones que se mueven libremente y cuando se aplica un campo magnético exterior se induce un corriente superpuesta cuyo efecto magnético es opuesto al campo aplicado.

Otra forma de explicar el diamagnetismo es a partir de la configuración electrónica de los átomos o de los sistemas moleculares. De esta forma, el comportamiento diamagnético lo presentan sistemas moleculares que contengan todos sus electrones apareados y los sistemas atómicos o iónicos que contengan orbitales completamente llenos. Es decir los espines de los electrones del último nivel se encontrarán apareados. El diamagnetismo se presenta en todos los sistemas aromáticos (por ejemplo, el benceno y sus derivados) en los que aparece un anillo de 4n + 2 electrones B conjugados.

Diamagnetismo y paramagnetismo

Los materiales no ferromagnéticos, no son sólo diamagnéticos, sino que también pueden ser paramagnéticos. Mientras los diamagnéticos son rechazados por un campo magnético externo, los paramagnéticos se orientan con él.

Cuando en un átomo, o en una molécula, aparecen electrones en un mismo nivel con espines paralelos (por ejemplo,88), sus campos magnéticos se reforzarán mutuamente y estaremos ante una sustancia paramagnética (es el caso de: Al, O2, FeCl3). . Al contrario, si los espines son antiparalelos (por ejemplo, 89) los efectos magnéticos se cancelan y los átomos son diamgnéticos (por ejemplo, Bi, Hg o C6H6).

De esta forma los átomos con un número impar de electrones serán paramagnéticos, mientras que los átomos con un número par de electrones podrán ser paramagnéticos o diamagnéticos según sea su configuración electrónica. Lo mismo ocurre con las moléculas.

Sustancias diamagnéticas

En esta experiencia vamos a ver cómo podemos observar el fenómeno del diamagnetismo. Las sustancias diamagnéticas tienen unas características muy interesantes: son rechazadas por un campo magnético. Es el caso de sustancias como el agua, el oro, la naftalina, etc.El problema que se nos plantea es que los efectos diamagnéticos son muy débiles y, por tanto, debemos buscar un dispositivo lo suficientemente sensible que nos ayude a detectarlos.

Material necesario Un imán potente (pueden servir algunos de los que llevan los altavoces de las radios o los que van en la punta de las flechas de los juegos de "dardos magnéticos") Pajitas de las utilizadas para beber refrescos Hilo y plastilina Sustancias diamagnéticas: uvas, pastillas ambientadoras (p-dicloro benceno)

¿Qué vamos a hacer?Como hemos dicho, el fenómeno es muy débil y, por tanto, vamos a necesitar un dispositivo muy sensible. Lo vamos a conseguir fabricando una especie de balanza de torsión con una pajita colgando de un hilo (tal como puede verse en la figura). La plastilina la vamos a utilizar para ayudar a equilibrar el sistema y evitar que se desplace el hilo.En primer lugar vamos a clavar dos uvas en los extremos de la pajita. Las uvas son una fruta con gran contenido de agua (sustancia diamagnética) por lo que el efecto será fácil de observar. Comprueba que al acercar lentamente un imán a una de la uvas, el sistema gira alrededor del hilo, rechazado por el imán. ATENCIÓN: Si te cuesta observar el fenómeno, seguramente será debido a que el imán no es lo suficientemente potente. Intenta conseguir otro.Repite ahora el experimento con dos pastillas de naftalina o de para-dicloro benceno; son sustancias con carácter "aromático" y, por tanto, diamagnéticas. Esta sustancia se utiliza como sustituto de la naftalina, para

conservar la ropa, o en pastillas ambientadoras del hogar (se pueden conseguir fácilmente en supermercados y droguerías).

El aluminio y los imanes El aluminio es un material (un metal) que todos conocemos y sabemos que no es atraído por los imanes. Para comprobarlo nos basta con acercar un imán a cualquier objeto de aluminio de los que hay en las casas: ventanas metálicas, recipientes de cocina, papel de aluminio (del que se utiliza para envolver los alimentos, adornos, etc). Sin embargo, podemos conseguir que un imán ejerza una acción sobre el aluminio y vamos a comprobarlo con un sencillo experimento.

¿Qué necesitamos? Un pequeño recipiente de aluminio de los que se utilizan para hornear postres o para hacer flanes. Si no lo tienes a mano, puedes fabricarte uno con papel de aluminio tomando como molde la parte de abajo de un vaso.

un imán un hilo fino

¿Cómo lo hacemos?Vamos a colocar el recipiente flotando en un plato con agua. El objetivo es disminuir el rozamiento y que el recipiente se pueda mover más o menos libremente.Después vamos a colgar el imán de un hilo y lo vamos a hacer girar, sobre si mismo, lo más deprisa posible (basta con retorcer el hilo).Al colocar el imán girando en el interior del recipiente veremos como reacciona éste. El recipiente comienza también a girar. Cuando el imán cambia el sentido de giro, también cambia el sentido del recipiente. Atención. Hay que tener mucho cuidado para que el imán no roce con el recipiente. Si se tocan, el giro será debido a los golpes que recibe.

Algunas sugerencias:Cuanto más potente sea el imán mejor saldrá el experimento. Además, sies grande y se encuentra próximo a las paredes se observará mejor el efecto La velocidad de giro también influye Los polos del imán tienen que estar en el plano horizontal, perpendiculares al eje de giro

¿Por qué ocurre esto?El efecto es debido al movimiento del campo magnético con respecto a las paredes del recipiente. Cuando un conductor (en este caso el recipiente metálico) se mueve en el seno de un campo magnético (el generado por el imán) o el campo magnético se mueve con respecto al conductor, el conductor responde tratando de anular el efecto del imán: se generan corrientes inducidas que crean un campo magnético contrario al que actúa que, en este caso, provoca que se mueve el sistema. Se trata de un ejemplo de la conocida como Ley de Lenz.

El aluminio y los imanes (batidora electromagnética)

Experiencia 1En este primer caso se trata de utilizar un puntero magnético para poder mover el recipiente de aluminio, siguiendo las mismas instrucciones que en la experiencia original

Experiencia 2Esta segunda experiencia resulta mucho más convincente. Para ella se necesita, además del recipiente de alumino:

• una taladradora de mano • un clavo atrapado en el mandril de la taladradora • un imán circular • imán recto. Recorte de una

botella de plástico de 1,5 litros

• plastilina

En este caso la experiencia resulta muy convincente. Puede verse cómo el recipiente echa a andar, se frena, se invierte el sentido de rotación, etc.

Un "sacapuntas" y la oxidación de los metales

En este experimento se va a comprobar cómo cuando hay dos metales en contacto, uno de ellos actúa de "protector" contra la corrosión del otro. Para ello nos va a bastar un pequeño sacapuntas metálicoComo ya sabemos, para sacar punta a los lápices hay unas pequeñas maquinillas metálicas o de plástico a las que llamamos "sacapuntas" o "afilalápices" y todas ellas utilizan una cuchilla de acero. Para el experimento que vamos a realizar necesitaremos dos sacapuntas: uno de plástico y otro metálico.

INSTRUCCIONES: Sumerge cada uno de los sacapuntas en un vaso de agua con bastante cantidad de sal. A los pocos segundos, en el sacapuntas metálico, observarás un desprendimiento de burbujas. Pasados unos minutos sácalos del agua salada, sécalos y observa el estado en que han quedado tanto el metal como la hoja de acero. Vuelve a introducir los dos sacapuntas en el agua salada, déjalos sumergidos un par de días y observa lo que ocurre. ¿Qué ha ocurrido? ¿Qué diferencias encuentras entre las cuchillas de acero de los dos sacapuntas?

EXPLICACIÓNAlgunas marcas de sacapuntas añaden el metal magnesio para la construcción del soporte (metálico), mientras que la hoja de corte es de acero al igual que en todos los sacapuntas. Cuando sumerges el sacapuntas en el agua salada, el gas que se desprende es hidrógeno formado por la reacción entre el magnesio y el agua. El metal magnesio se oxida, pero no

se oxida el acero de la hoja de corte. El magnesio ha actuado de protector del acero. En el otro sacapuntas, el de plástico, la cuchilla no tiene protección.Con éste experimento podrás darte cuenta de cómo se usan metales "de sacrificio" para evitar la corrosión de las estructuras de acero que están en contacto con agua salada o en ambientes que favorecen la oxidación del hierro.Investiga diferentes marcas de afilalápices. ¿Todos tienen ésta misma característica?

Efectos de la presión atmosférica

En este experimento es una forma de ver los efectos de la presión atmosférica. Se trata de un experimento muy conocido que tradicionalmente se realiza con un recipiente metálico: una "lata". Pero que nosotros vamos a realizar con una botella de plástico.Material que vas a necesitar:

Botella de plástico de 1, 1,5 o 2 litros de capacidad (de las de agua mineral o, mejor todavía, de las de bebidas gaseosas, p.ej., cocacola) Agua hirviendo Grifo de agua fría

¿Cómo hacemos el experimento? En primer lugar debemos calentar agua hasta su punto de ebullición. Aproximadamente con 1/4 de litro nos bastará. Después echamos el agua en la botella ayudándonos de un embudo. Veremos que la botella se "arruga" un poco por acción del calor.

PRECAUCIÓN: Mucho cuidado con el agua hirviendo puede causar quemaduras. Los niños deben realizar el experimento con ayuda de una persona mayor.

Agitamos un poco la botella para que el vapor de agua ocupe todo el interior y desplace al aire hacia afuera de la botella. Tapamos rápidamente la botella con su tapón. Por último, enfriamos la botella por fuera con agua fría. Verás como la botella comienza a aplastarse por acción de la presión atmosférica.

¿Por qué ocurre esto?

En primer lugar tenemos que explicar por qué, a veces, al echar el agua caliente la botella se "encoge" un poco. Esto depende del material de que este hecha. En el caso de las botellas de agua mineral, el material suele ser PET (polietilentereftalato); se trata de un material termoplástico que se ablanda por acción del calor.En segundo lugar hay que explicar por qué se aplasta la botella por acción de la presión atmosférica. Cuando añadimos el agua hirviendo, se desprende una gran cantidad de vapor de agua que tiende a ocupar casi todo el espacio interior de la botella, desplazando al aire que había en su interior. Cuando la tapamos, casi no queda aire, pero la presión interior sigue siendo igual a la presión exterior. ¿Qué pasa al enfriar? Al enfriar la botella, el vapor de agua tiende a condensarse, formando gotitas. De tal forma que el espacio que ocupaba en el interior de la botella se queda vacío, ya no hay gas que ejerza presión desde el interior (en realidad, siempre queda algo, pero la presión en el interior disminuye). Sin embargo, en el exterior sigue habiendo aire que ejerce presión sobre las paredes. La diferencia de presiones entre el interior y el exterior es la que provoca que la botella se aplaste.

Un fenómeno muy habitualSe trata de un fenómeno habitual en nuestra vida cotidiana aunque no siempre nos demos cuenta de ello. Por ejemplo cuando metemos, en verano, una botella de agua al frigorífico; al ir a sacarla, ya fría, vemos que está un poco comprimida (hasta se oyen crujidos), aunque no tanto como en el experimento que acabamos de hacer.Pero el fenómeno también puede darse a la inversa. Algunas veces, cuando sacamos una bolsa de comida del congelador, vemos que la bolsa empieza a hincharse. Realmente lo que pasa es que al aumentar la temperatura del aire que contiene la bolsa aumenta su presión, por eso la bolsa se hincha. Algo parecido ocurre con los tubos de cremas y bronceadores que se llevan a la playa. cuando vamos de una zona alta (por ejemplo, desde la montaña) a la playa, nos encontramos los tubos un poco "espachurrados" debido a que la presión atmosférica en el nivel del mar es mayor que en la montaña; la presión del aire exterior es, en este caso, mayor que la del aire que había en la montaña, por tanto el tubo se aplasta hasta que se igualan las presiones interior y exterior. Incluso, a veces, al abrirlo sale disparada la crema. Cuando volvemos de la playa suele ocurrir lo contrario: nos encontramos el tubo hinchado.

Humedad relativa (cómo medir la humedad con una lata un termómetro y hielo picado)

Quizás no te hayas preguntado nunca por qué se empaña el espejo del baño cuando nos duchamos con agua caliente y no con agua fría o por qué echamos ‘humo’ por la boca y la nariz los días fríos de invierno o el motivo por el que se empaña un vaso cuando le echamos una bebida fría y no lo hace con una caliente o...

Todos estos fenómenos y muchos más se deben a que en el aire hay una cierta cantidad de agua disuelta: la llamamos humedad. La máxima cantidad de agua que puede haber disuelta en el aire (la solubilidad) depende de la temperatura del aire: a mayor temperatura, mayor solubilidad.

Si tenemos aire húmedo y lo enfriamos rápidamente, disminuye la solubilidad del agua y el exceso de agua que no puede estar disuelto, forma pequeñas gotas en forma de niebla o de vaho. Así el aire que expulsamos por la boca tiene agua disuelta. Si soplas en tu habitación caliente no sucede nada, pues el agua sigue disuelta en el aire; ahora bien, si soplas sobre el cristal que está frío o en la calle, donde la solubilidad del agua es menor por estar más frío, el exceso de agua que no puede estar disuelto, pasa a estado líquido formando diminutas gotas sobre el cristal o en el aire.

¿Qué es la humedad relativa?Es el porcentaje de saturación de agua que tiene el aire. Por ejemplo: a 30º C se pueden disolver 30 g de agua en 1m3 , si sólo hay disueltos 15g, la humedad relativa es del 50%.

Nos basaremos en el llamado ‘punto de rocío’, temperatura a partir de la cual el agua se condensa.

ProcedimientoToma un recipiente metálico (una lata) y añade agua a temperatura ambiente. Mide su temperatura y anótala.Añade pequeños pedazos de hielo y remueve con suavidad. Observa con atención la lata hasta que aparezcan gotas diminutas en el exterior de la lata. Anota la temperatura.Consulta el siguiente gráfico con el que podrás obtener la humedad relativa. Si en tu casa hay habitaciones a diferentes temperaturas, mide la humedad relativa en cada una de ellas y observa las diferencias que encuentres.

Ahora túSeguro que ahora se te ocurren otras situaciones cotidianas en las que aparece condensación de agua debido a este fenómeno. Haz una lista con los fenómenos en los que se ponga de manifiesto la diferente solubilidad del agua a distintas temperaturas.

Globos con chispa La carga eléctrica es una propiedad de la materia que podemos poner de manifiesto de forma sencilla. Basta con frotar un cuerpo y obtener así electricidad que denominamos estática. En este experimento conseguiremos iluminar un tubo fluorescente con la electricidad obtenida al frotar un globo de plástico.

¿Qué necesitamos? Globo. Tubo fluorescente. Paño de lana o medias de lycra.

¿Cómo lo hacemos? Infla un globo y una vez atado frótalo con una prenda de lana, también puedes utilizar unas medias viejas.Sujeta con una mano la parte metálica de uno de los extremos del tubo y con la otra acerca el globo electrizado por otro extremo. ¿Observas luz dentro del tubo? Si no lo ves, repite el experimento con la luz apagada. Sigue experimentando Puedes probar a electrizar otros cuerpos como láminas de plástico, pelota de playa, peines, etc. y acercarlos al tubo para ver si se ilumina o no. Recuerda que las prendas de lana, lycra o nylon consiguen electrizar los cuerpos fácilmente.

¿Por qué ocurre esto?Los átomos que forman la materia son neutros, contienen igual número de protones que de electrones, al frotar se produce una descompensación debido a que parte de los electrones de un cuerpo pasan al otro, conseguimos así que uno de ellos quede cargado positivamente y el otro negativamente. El tubo fluorescente contiene un gas inerte que cuando recibe una descarga eléctrica se ioniza y produce luminiscencia.

¿Cómo funciona una jaula de Faraday?

Una jaula de Faraday es una pantalla eléctrica, una superficie conductora que rodea un espacio hueco impidiendo las perturbaciones producidas por campos eléctricos externos. En esta experiencia vamos a ver de una forma muy sencilla el efecto de una jaula de Faraday.

Material que vas a necesitar:

Un receptor de radio a pilas Una hoja de papel de aluminio (el que se utiliza para envolver los alimentos) Una hoja de papel de periódico

¿Cómo realizamos el experimento?

Con el receptor de radio vas a sintonizar una emisora que se oiga bien y potente. Envuelve el receptor en el papel de periódico y observa lo que ocurre. Verás que la radio sigue oyéndose normalmente.

Vuelve a realizar el experimento, pero ahora con el papel de aluminio. ¿Qué ocurre? Observa que en cuanto queda cubierta con el papel de aluminio el aparato de radio deja de sonar.

El papel de aluminio que envuelve al aparto de radio forma una jaula de Faraday que impide que capte los campos electromagnéticos que transportan la señal.

¿Por qué ocurre esto?

Por ahora vamos a dejar esta pregunta abierta para que la contesten nuestros lectores. En el próximo número publicaremos las mejores respuestas en nuestra sección

El ARCO IRIS en tu casa La luz blanca puede descomponerse en luces monocromáticas, siempre que consigamos que atraviese algún obstáculo que obligue a las diferentes ondas que constituyen la luz blanca a viajar a velocidades diferentes. El resultado es el arco iris.Este experimento te permitirá descomponer la luz blanca en diferentes luces de colores con un espejo y un recipiente con agua.Material necesario: Un recipiente algo grande (cazo de cocina, palangana...) lleno de aguaUn espejo plano de tocadorUna linterna potente que proyecte un haz fino (puedes tapar parcialmente el foco con una cartulina agujereada en el centro)Un poco de plastilina para mantener el espejo en posición correctaUna habitación que pueda oscurecerse totalmente

¿Qué debes hacer? Prepara el recipiente con agua y la linternaMantén el espejo dentro del agua, con una inclinación de unos 45ºEnvía el haz de luz al espejoObserva que la luz reflejada ya no es blanca sino que es el arco iris ¿Por qué ocurre esto?

Cuando la luz penetra en el agua su velocidad cambia, lo mismo ocurre cuando emerge del agua después de haberse reflejado en el espejo. Los cambios de velocidad implican desviaciones de la dirección de propagación al cambiar del aire al agua y del agua al aire (es el fenómeno de la refracción). El ángulo de desviación es función de la longitud de onda de cada uno de los colores que forman la luz blanca.

Un espectroscopio sencillo En este experimento te vamos a mostrar como construir un espectroscopio muy sencillo y económico, pero que tiene una inigualable relación calidad / precio (medida por el poder separador de los colores). Su poder separador se basa en el fenómeno de la difracción, producido en este caso por los "espejitos" microscópicos para la lectura del laser en un compact-disc (CD). En un CD hay 1000 puntos de difracción por cada milímetro de disco, lo que permite separar muy bien los colores elementales

Material que vas a necesitar:

Una caja de cerillas grande Un CD (compact-disc o CD-rom) que no sirva

¿Cómo construimos el espectroscopio?

En primer lugar, vas a partir el CD en trozos con cuidado de no cortarte. Necesitamos un trozo de CD de aproximadamente un tamaño 1/8 del disco.

A continuación, vas a preparar una ventanita en la parte superior de la caja de cerillas. Tal como muestra la figura. Corta y dobla el trozo de cartón de forma que pueda abrir y cerrase la ventana.

Pega, ahora, el trozo de CD en el centro del cajón interior de la caja de cerillas. De tal forma que al abrir una rendija en el extremo de la caja la luz reflejada y difractada sobre el espejo incida en la ventana. ¿Cómo podemos utilizar el espectroscopio?

Toma tu espectroscopio y oriéntalo hacia una luz, por ejemplo de una bombilla. ¿Qué observas?Prueba ahora con la luz de un tubo fluorescente. ¿Observas alguna diferencia?Intenta observar el espectro estelar del Sol (espectro de absorción). Ten cuidado de no enfocar directamente al Sol. Intenta identificar con cuidado las lçineas más

características.Puedes observar también los espectros de emisión de algunas lámparas de alumbrado público (blanca, de mercurio; amarilla, de sodio; etc) y de algún anuncio luminoso de escaparate (por ejemplo, de gás neón, rojo).

Y se hizo la luz Una lámpara es un dispositivo destinado a la producción de luz artificial; mediante el uso de combustibles o por la transformación de energía eléctrica en luminosa. Así,

existen lámparas de petróleo, de gas, de aceite, de arco, de descarga, fluorescentes, etc. Pero sin duda, una de las más importantes es la lámpara de incandescencia. Fue inventada por T.A.Edison empleando un filamento de carbón que puso al rojo y que más tarde fue sustituido por otros más resistentes y por lo tanto duraderos como es el wolframio. Estas lámparas, denominadas vulgarmente bombillas, constan de una ampolla de vidrio en cuyo interior se encuentra el filamento.

¿Qué nos hace falta?

Pote de cristal de boca ancha. Tornillos. Cable de cobre. Pila de 4,5 V o generador de corriente. Hilo metálico de diferentes grosores (puede utilizarse hilo de hierro de una esponja metálica o el filamento de wolframio de una bombilla rota; en el laboratorio se utiliza hilo de nicrom).

¿Qué vamos a hacer?

Se toma el Pote de cristal, que va a hacer las veces de la ampolla de vidrio en la bombilla, y se realizan dos agujeros en la tapa del mismo. En ellos se van a colocar los dos tornillos convenientemente aislados de la tapa con cinta aislante, si ésta es metálica.

En las puntas de los tornillos se enrolla firmemente el hilo metálico, de forma que los tornillos con el hilo permanecerán en el interior del bote una vez que éste se haya cerrado.

Los otros extremos se conectan a una pila a través de cable de cobre. Se observa que al cerrar el circuito el hilo metálico se pone incandescente, llegando incluso a quemarse y romperse. Esto hace que el circuito se abra y la bombilla deje de lucir, se ha fundido.

Completa tu experimento

Si se aumenta el potencial (añadiendo pilas en serie) para un mismo hilo metálico éste se quemará antes. Además, se observará que cuanto menor

sea el grosor de dicho hilo menos resistente es y que no todos los materiales resisten por igual. Así, el hilo de hierro se quema antes que el de nicrom.

El hilo, y por lo tanto la bombilla, son más duraderos si se realiza vacío en su interior, lo que se puede conseguir, por ejemplo, calentando el pote al baño María, ya que así se desplaza parte del aire existente en su interior.

Si se desea, se puede construir con dos chinchetas y un clip un interruptor casero que nos permita encender y apagar la bombilla siempre que lo deseemos.

El efecto Vasija

Desde la prehistoria el hombre ha utilizado el barro para fabricar vasijas de todo tipo, cántaros, vasos, ollas, botijos, etc, destinados, entre otras cosas, a guardar el agua y los alimentos. El ejemplo del que vamos a tratar aquí es el botijo.

Según lo define el diccionario un botijo es “una vasija de barro poroso utilizada para refrescar agua”. Su funcionamiento es sencillo: el agua se filtra por los poros de la arcilla y en contacto con el ambiente exterior se evapora, produciendo un enfriamiento. La clave del enfriamiento está en la evaporación del agua.

Refrigeración por evaporaciónEl proceso es muy simple cuando el agua se evapora necesita energía para que se produzca el cambio de estado de líquido a gas. Esa energía puede tomarla del ambiente, pero también del propio sistema (el agua). Así cuando se evapora una parte de agua extrae energía del sistema y el agua remanente, por tanto, disminuye la temperatura.

La teoría cinética nos permite interpretar también el fenómeno de refrigeración por evaporación desde el punto de vista microscópico o molecular. Así, nos encontramos que las partículas de un sólido, líquido o gas se están moviendo o agitando continuamente. La temperatura es una medida de la energía cinética media de las partículas, mayor velocidad de éstas implica mayor temperatura y viceversa. En un líquido las partículas se mueven deslizándose unas sobre otras, las más veloces se acercan a la

superficie libre del líquido y si tienen energía suficiente pueden escapar de él, produciéndose la evaporación. Este cambio de estado (líquido ---> vapor) provoca un enfriamiento del sistema, ya que precisamente desaparecen las partículas más energéticas. Este efecto podemos notarlo en diferentes situaciones: en verano cuando se riegan las calles para refrescar el ambiente, cuando nos ponemos una compresa de alcohol para disminuir la fiebre, cuando sudamos y al evaporarse el sudor refrigeramos nuestro cuerpo, etc.

¿Qué ocurre en un botijo?Como decíamos al principio, en un botijo el proceso de evaporación se ve favorecido por el hecho de que el barro es poroso y parte del agua se filtra a través de él.

El grado de enfriamiento depende de varios factores, fundamentalmente del agua que contenga el botijo y de las condiciones ambientales. Si la temperatura ambiente es elevada, el proceso de evaporación será más rápido, no así el proceso de enfriamiento. Si el ambiente es muy húmedo la evaporación se ve dificultada y el botijo no enfriará. En condiciones favorables se puede conseguir una disminución de temperatura de unos 10ºC.

También las cantimploras enfríanLas cantimploras metálicas forradas con una tela de fieltro tienen el mismo fundamento: se moja la tela para que al evaporarse el agua que queda en ella se refresque el agua del interior.

Más aplicaciones del efecto botijoAunque el sistema de refrigeración por evaporación es muy antiguo y parece que ha perdido su utilidad frente a los modernos frigoríficos, en países en vías de desarrollo, de clima árido y que no disponen de electricidad tiene su importancia.

Podemos construir una doble vasija de barro para conservar alimentos perecederos.

El sistema consta de dos vasijas, de distinto diámetro, incluida una en la otra. El espacio que media entre ambas, se rellena con arena, que debe mantenerse constantemente empapada para asegurar

la humidificación de sus paredes. Las frutas, hortalizas y demás alimentos se colocan en la vasija interior.La explicación física del proceso de refrigeración es sencilla: el agua contenida en la arena que separa ambas vasijas se evapora hacia la parte exterior de la vasija mayor, ventilada por la circulación del aire seco exterior. El proceso de evaporación comporta una reducción de varios grados de la temperatura de la arena, lo que enfría la vasija interior, retarda la reproducción de los agentes de la descomposición y conserva los alimentos. Gracias a este sencillo método, la conservación de berenjenas, por ejemplo, pasó de 3 a 27 días y la de tomates y pimientos, a tres o más semanas.

Experimentos con una Vasija y una cantimplora

Como ya has visto en el Experimento de El efecto vasija, el botijo o vasija es un dispositivo que permite bajar la temperatura de una masa de agua o conservarla fresca sin que aumente su temperatura.

¿Qué nos hace falta? Botijo de barro que no esté barnizado ni vidriado (es necesario que el barro mantenga toda su porosidad? Un termómetro de cocina Una balanza de baño

¿Qué vamos a hacer?

Experimento 1En primer lugar vamos a ver qué capacidad tiene el botijo de enfriar o de mantener fría a una determinada cantidad de agua.Para ello llena un botijo y mide la temperatura del agua cada media hora. ¿Hasta cuanto es capaz de bajar? ¿Depende de la temperatura externa o se mantiene más o menos constante?Prueba con agua a la temperatura ambiente en primer lugar. Pero también puedes repetir el experimento llenándolo con agua templada.Puedes probar con distintas cantidades de agua. ¿Qué ocurre?

Experimento 2Si quieres puedes repetir el experimento con una cantimplora de las que llevan una tela de fieltro envolviéndola. Previamente es necesario mojar la tela con agua.

Experimento 3También podemos ver que el botijo pierde peso con el tiempo debido a que el agua se evapora. Como ya sabes su funcionamiento se basa en la evaporación del agua que se filtra a través de sus paredes porosas. Para verlo puedes pesar un botijo cada cierto tiempo. Como el botijo puede también rezumar algo de agua, convendría poner un plato debajo y pesar también el agua que queda en el plato. ¿Cuánto agua se evapora en, por ejemplo, una hora?

Sigue experimentandoAhora te vamos a plantear una pregunta. ¿Cuándo crees que el botijo enfriará más: puesto a la sombra o puesto al sol, dentro de una casa o al aire libre? ¿Podrías comprobarlo experimentalmente?

Poder absorbente de un pañal El objetivo de la actividad es estudiar la extraordinaria capacidad de absorción de agua que tiene el polímero que sirve de relleno a los pañales de los bebés. Los pañales de un sólo uso, van rellenos en su interior de un polímero, poliacrilato de sodio, que se caracteriza por su gran capacidad de absorción del agua. En algunas experiencias hemos llegado a conseguir que el polímero absorba 75 gramos de agua por cada gramo de polímero. ¿Cuánta agua crees que es capaz de absorber un pañal?

Material que vas a necesitar: Uno o más pañales (es preferible utilizar pañales pequeños ya que se manejan más fácilmente) Una lupa Una balanza de cocina

¿Qué vamos a hacer?

Queremos calcular cuanto agua es capaz de absorber un pañal en relación a su propio peso. Y, para ello, vamos a seguir los siguientes pasos: En primer lugar vamos a pesar un pañal seco y limpio en una balanza de cocina. Anota la medida. A continuación vamos a ir añadiendo lentamente y con cuidado agua, de forma que el pañal vaya absorbiendo agua y aumentando de volumen. Llegará un momento en que la superficie del pañal estará muy tensa y será difícil que absorba más agua. Ahora es cuando volveremos a pesar el pañal con la balanza. Anota el resultado. ¿Cuánto agua ha retenido el pañal? ¿Cuántos gramos de agua ha absorbido por cada gramo de pañal?

Sigue experimentandoAhora podemos ver cómo cambia la estructura del polímero absorbente cuando retiene el agua. Para ello vamos a romper un pañal y vamos a extraer un poco de la sustancia absorbente. Pon la sustancia absorbente sobre un platito o una taza.

Observa con una lupa su estructura fibrosa. Comienza a añadir agua y observa como va cambiando la estructura. ¿A qué conclusiones llegas?

¿Es posible hacer arder el azúcar?

Para esta experiencia vamos a necesitar un buen terrón de azúcar y unas pinzas o una cucharilla que nos ayude a sujetarlo (es preferible que sea vieja y ya no sirva, por si se estropea). Por último nos va a hacer falta que haya un cigarrillo cerca (ya usado y consumido).

Coge el terrón de azúcar con las pinzas y acércale la llama de un mechero. Intenta hacerlo arder.

¿Qué ocurre? ¿Lo consigues? Parece un poco difícil.

Como verás el azúcar no arde. Antes de alcanzar la temperatura de ignición funde y se tuesta, se forma caramelo, pero sin conseguir que prenda.

¿Qué podemos hacer para conseguir que arda?

Pues es muy sencillo. Si impregnamos la superficie del terrón de azúcar con un poco de ceniza de un cigarrillo y ahora volvemos a acercar la llama

del mechero, podemos observar que el azúcar comienza a arder enseguida y se mantiene la llama (pequeña, pero llama al fin y al cabo).

¿Cómo podemos explicar esto?

La ceniza del cigarrillo al entrar en contacto con el azúcar se comporta como un catalizador y hace que la temperatura necesaria para que comience la reacción de combustión del azúcar con el oxígeno del aire sea más pequeña. De esta forma se consigue que el azúcar comience a arder a una temperatura inferior a la que comienza a fundir.

Este huevo no se come Se podría definir un huevo como la célula de mayor tamaño que existe, o como, un alimento muy completo y bastante frecuente en nuestra gastronomía. Sin embargo, desde un punto de vista educativo es algo mucho más amplio y complejo. Se trata de un recurso didáctico interdisciplinar.Dicho alimento nos permite abordar conceptos de Biología, Física, Química, etc.

Un huevo de gallina consta de dos partes: la clara y la yema (parte nutritiva). Además su cáscara está formada por carbonato de calcio en un 94%.¿Qué nos hace falta?Huevos crudos de gallina. Vinagre. Bote de cristal. Miel ¿Qué vamos a hacer?Se toma un huevo de gallina y se sumerge en un bote que contiene vinagre. Se tapa dicho frasco para evitar que el olor poco agradable, tanto del ácido acético que forma el vinagre como del acetato de calcio formado, salga al exterior.Tras un breve periodo de tiempo se observa la aparición de pequeñas burbujas que se deben a la generación de un gas; el dióxido de carbono. Vinagre + Cáscara de huevo ------> GasÁcido acético + Carbonato de calcio ------> Dióxido de carbono + Agua + Acetato de calcioPoco a poco se va viendo cómo la cáscara se hace más fina hasta "desaparecer" en un tiempo aproximado de dos días; siendo en algunas ocasiones

necesario renovar el vinagre. Estos cambios se deben a que el ácido acético que forma el vinagre, al reaccionar con el carbonato de calcio va desapareciendo; siendo necesario más reactivo (vinagre) para que el proceso continúe.

Además de perder la cáscara, la membrana semipermeable que envuelve a la célula y está situada inmediatamente debajo de ella, adquiere consistencia gomosa. Esto permite que se puedan llegar a realizar pequeños botes con el huevo sin que se rompa. Completa tu experimentoSe observa que el huevo introducido en vinagre no solamente "pierde" su cáscara y adquiere la consistencia gomosa; sino que aumenta su tamaño debido a que parte del líquido atraviesa la membrana semipermeable.Si se introduce en miel dicho líquido seguirá el sentido inverso; esto es, saldrá del huevo, lo que provoca una disminución de su tamaño.

Tan fuerte como Hércules Por todos es sabido que Hércules, hijo de Zeus, era un mítico héroe griego que fue transformado en un dios. A él se le atribuyen las más variadas virtudes, entre ellas la fuerza.Sabiendo que un hueso es cada uno de los órganos duros y resistentes cuyo conjunto forma el esqueleto de los vertebrados, ¿quién no se creería un Hércules si fuera capaz de doblar huesos con sólo dos dedos?Desde el punto de vista de su composición, diremos que los huesos son ricos en sustancias minerales y especialmente en sales cálcicas. Éstas son las responsables de su dureza; de ahí que si somos capaces de encontrar una sustancia que "robe" los minerales del mismo, éste perdería firmeza transformándose en algo flexible.

¿Qué nos hace falta?Huesos de pollo cocidos y limpios. Vinagre Pote de cristal

¿Qué vamos a hacer?

Toma el Pote de cristal y llénalo de vinagre. En él introducirás el hueso de pollo lavado y seco, tapando posteriormente dicho bote.En esta situación se deja reposar el mismo durante una semana, tiempo en el que se cambiará el vinagre del interior del frasco al menos dos veces. Puedes observar que el olor antes de cambiarlo ya no es a vinagre, sino a algo diferente (al acetato de calcio generado en la reacción).Transcurridos los siete días se saca el hueso del bote y observarás que éste ha adquirido una consistencia gomosa, siendo fácil doblarlo con dos dedos. Este fenómeno se debe a una reacción química, en la que el ácido acético contenido en el vinagre forma junto con el calcio del hueso una sustancia nueva, el acetato de calcio. Este compuesto es soluble en agua, por lo que pasa al vinagre quedando el hueso empobrecido en calcio.

Completa tu experimentoSe pueden comparar los resultados obtenidos con otros provenientes de la inmersión del hueso en agua. En este caso se observa que el mismo no pierde rigidez, lo cual es muy interesante ya que el ser humano está constituido en un 75% de agua que no será por tanto capaz de reblandecer nuestra estructura ósea.Es importante destacar que el vinagre "roba" minerales al hueso cuando se pone en contacto directo, pero no por ingestión de dicho condimento alimenticio ya que en este caso se transforma en otras sustancias a lo largo del tubo digestivo.La falta de calcio en los huesos en medicina se conoce como osteoporosis. Puedes buscar más información sobre este problema y proponer posibles soluciones.

Experimenta con la triboluminiscencia

La triboluminiscencia es un fenómeno que se produce al frotar ciertas sustancias. Consiste en la producción de luz cuando algo ha sido golpeado, rozado, triturado, etc.

¿Qué nos hace falta?Un cuarto oscuro Terrones de azúcar Una tabla de madera Un pote de cristal Aceite de gaulteria (se puede conseguir en herbolarios)

¿Qué vamos a hacer?

En la práctica, podemos ver el fenómeno de la triboluminiscencia con las siguientes experiencias:

a) En una habitación completamente a oscuras, después de unos minutos para que los ojos se acostumbren bien a la oscuridad, se muerde un terrón de azúcar con fuerza y con los dientes (hay que tener cuidado de no mojar el terrón). Se verá una luz débil, como una ráfaga. Tendrás que hacerlo frente a un espejo o con un compañero.

b) En una habitación a oscuras, en las mismas condiciones que en a), se colocan unos terrones de azúcar encima de una tabla de picar, o algo similar, y se hace pasar, como si fuera un rodillo, un bote de cristal de los de las conservas, de forma que se vaya triturando el azúcar. El cristal actúa como una lupa y permite ver, mejor que en la experiencia anterior, los destellos de luz.

ATENCIÓN: Es necesario que los ojos se acostumbren a la oscuridad. Por ello, antes de experimentar debes permanecer un tiempo en la habitación en total oscuridad.

Sigue experimentando

Puedes intentar hacer la experiencia con un caramelo Wint-o green Savers, que contienen azúcar y gaulteria. En este caso se verá una luz más intensa, de color azulado, que en cuando lo haces con el azúcar. Se puede hacer la experiencia b), machacando con fuerza un caramelo de gaulteria (wint-o-green Savers) en un mortero, preferentemente de cristal, como los de laboratorio. Se verán muy bien destellos de luz azulada.Los caramelos de gaulteria no se encuentran en España, o al menos no los hemos encontrado, pero sí es posible encontrar aceite de gaulteria. En un mortero ponemos azúcar, preferentemente en terrones, y humedecemos la mano del mortero en el aceite, machacamos con fuerza y veremos muy claramente los destellos azulados en la oscuridad.

¿Qué es la gelatina? La gelatina es una sustancia de origen animal formada por proteínas y usada en alimentación. Se extrae de pieles, huesos y otros tejidos animales mediante tratamiento con álcalis o con ácidos. Es muy fácil de digerir y aunque sea 100 % proteína su valor nutritivo es incompleto al ser deficiente en ciertos aminoácidos esenciales. En el comercio se puede encontrar preparada junto con azúcar, colorantes y potenciadores de sabor.

; La gelatina se vende en sobres que contienen láminas transparentes o con colorantes

La gelatina seca al ponerla en contacto con un líquido lo absorbe y se hincha. Al calentar el líquido se forma un sol (un sistema coloidal fluido) con el líquido como dispersante. A medida que se enfría el sistema, la viscosidad del fluido aumenta y acaba solidificando formando un gel (sistema coloidal de aspecto sólido).

El estado de gel es reversible al estado de sol si se aumenta la temperatura

Con la gelatina se puede formar una espuma que actúa de emulsionante y estabilizante, es en esta forma que se usa en alimentos preparados como sopas, caramelos, mermeladas, algunos postres. También se usa como estabilizante de emulsiones en helados y en mezclas en que intervienen aceites y agua.

También la industria farmacéutica y la cosmética emplean gelatina como excipiente para fármacos que hay que tomar en pequeñas cápsulas

Experimentos con gelatina-I:¿Cómo diferenciar un coloide de una disolución? En los coloides, las partículas que los forman son mucho mayores que el tamaño de los átomos o de las moléculas, pero demasiado pequeñas para ser visibles. Su tamaño está comprendido entre 10-7 cm y 10-3 cm y existen débiles fuerzas de unión entre ellas. Los soles y los geles son coloides.A mediados del siglo XIX, el ingles John Tyndall demostró que la dispersión de la luz en la atmósfera era causada por las partículas en suspensión en el aire. Este efecto lo utilizaremos para diferenciar, en el laboratorio una disolución de una dispersión coloidal. Cuando un rayo de luz que atraviesa un líquido con partículas en suspensión invisibles al ojo, es dispersado, estamos en presencia de un coloide. Si el rayo de luz no experimenta ninguna dispersión, el líquido es una disolución o una sustancia pura.

Material que vas a necesitar: Unas láminas de gelatina Un puntero laser

PRECAUCIÓN: Los punteros laser pueden ser peligrosos y no deben enfocar nunca hacia los ojos

¿Qué vamos a hacer?Toma un par de láminas de gelatina, córtalas a trozos pequeños y ponlas en un vaso lleno hasta la mitad con agua caliente. Agita suavemente con una cucharilla hasta que veas que queda un líquido de aspecto homogéneo y transparente.Deja el vaso en la nevera durante más o menos una hora. Cuando lo saques, el líquido se habrá solidificado en un gel coloidal.Dirige la luz de un puntero láser de manera que atraviese el coloide: podrás ver perfectamente el rayo de luz

Sigue experimentandoPuedes aprovechar para comprobar el fenómeno de la reflexión total.Cuando diriges la luz del láser de manera que incide con un cierto ángulo por la parte inferior de la superficie gelatina-aire la luz, en lugar de emerger rebota otra vez dentro de la capa de gelatina.

Experimentos con gelatina-II:

Fabrica una crema hidratante para las manos En este experimento vamos a ver cómo se puede fabricar una crema hidratante para las manos a base de gelatina. Una de las causas de que la piel de las manos se reseque es el uso de detergentes que disuelven los componentes hidrófilos segregados per la

dermis. Este hecho y la consiguiente pérdida de flexibilidad de la piel no pueden solucionarse añadiendo materiales grasos, pero pueden prevenirse y aliviarse los efectos con cremas que disminuyan la evaporación del agua a través de la piel.

Material que vas a necesitar: 100 mL de glicerina 4 gramos de gelatina 10 mL de agua de rosas unas gotas de perfume

¿Qué vamos a hacer?Corta a trozos las láminas, dejándolas en remojo con el agua de rosas en un cazo pequeño durante una hora para que se ablanden. Pon el cazo en un baño de agua a calentar y añade la glicerina, poco a poco hasta que se haya disuelto. Si tienes un perfume (¡no hace falta que sea muy caro!) echa ahora unas gotas.

Vierte el líquido en botes de boca ancha y deja que al enfriar se forme el gel coloidal.Usa esta crema para hidratar la piel de las manos.

NOTA : Con la receta que se presenta en esta experiencia queda una masa bastante dura, cuyo aspecto no es el que ofrecen las habituales cremas hidratantes. Para una crema más fluida hay que reducir la cantidad de gelatina (se empieza por usar la mitad) pero no es posible dar un valor definido, pues depende del gusto de quien la deba usar.

Plásticos con memoria El objetivo de la actividad es mostrar cómo algunos materiales, en determinadas condiciones pueden recuperar la forma que tenían antes de ser transformados (memoria de forma). Es el caso de algunos termoplásticos.

En el ejemplo que vamos a realizar el plástico utilizado para la fabricación es el poliestireno (PS). El poliestireno es un polímero constituido por moléculas que forman cadenas muy largas; cuando se moldea para fabricar los envases las cadenas se estiran. Al elevar la temperatura las cadenas tienden a recuperar su disposición inicial.

Material que vas a necesitar:

Un envase de "petit suisse" o un vaso de Coca Cola de los de plástico (igual que en la foto) Una fuente de calor suave Unas pinzas para sujetar el envase (sirven unas pinzas metálicas un poco grandes o unas pinzas de tender la ropa siempre que sean de madera y no de plástico)

¿Qué vamos a hacer?Lo primero que necesitamos es una fuente de calor. Si hacemos el experimento en casa podemos utilizar una sartén vieja (¡cuidado puede estropearse!) puesta al fuego suave de la cocina.

PRECAUCIÓN Es conveniente que el experimento se haga en presencia de una persona adulta.

Coge el envase de "petit suisse" con las pinzas y acércalo con cuidado a la fuente de calor (encima de la sartén, pero sin llegar a tacarla).

PRECAUCIÓN No lo pongas directamente a la llama, podría prenderse.

No debe entrar nunca en contacto con la fuente de calor (por ej. la sartén) porque el plástico se quedaría pegado y desprendería muy mal olor, además de estropear la sartén.

Mantén el envase cerca de la fuente de calor a la vez que lo giras con cuidado con las pinzas (recuerda que no tiene que tocar la sartén). Verás como empieza a "encogerse". Cuanto más despacio se haga mejor resultará el experimento. Si el proceso es lo suficientemente lento, al final, obtendrás el trozo de lámina de plástico que se utilizó para fabricar el envase. El efecto es más espectacular si se utiliza un envase con líneas de colores.

Sigue experimentandoPuedes probar con otros envases de poliestireno. Los reconocerás porque en el fondo aparecen las siglas PS. Por ejemplo, puedes utilizar un envase

de los que se utilizan para los huevos o envases de yogur (pero procura que no tengan papeles ni etiquetas pegadas).

Plásticos solubles Una de las propiedades que se le atribuyen tradicionalmente a los plástico es la de "rechazar" el agua, es decir, la de ser impermeables e insolubles. Pero, sorprendentemente, no siempre es así. Existen plásticos capaces de disolverse en agua. Es el caso del polietenol o polialcohol vinílico, conocido también por las siglas PVA. Este material tiene la propiedad de, en determinadas condiciones, disolverse en agua, lo que le hace útil en algunas aplicaciones.

El PVA, por ejemplo, se utiliza para fabricar las bolsas que se utilizan para recoger la ropa sucia en los hospitales y llevarla a la lavandería. Las bolsas se disuelven durante el lavado, lo que implica que los trabajadores no necesiten tocar la ropa sucia, de forma que aumenta la seguridad en el trabajo y disminuye los riesgos de infección.

Material que vas a necesitar: Varios trozos de una bolsa de polietenol Vasos Detergente en polvo para lavadora Agua caliente ATENCIÓN: lo más difícil es encontrar la bolsa de polietenol; si conoces a alguien que trabaje en un hospital puedes pedirle una.

¿Qué vamos a hacer?Vamos a investigar en qué condiciones es más fácil disolver el material. Para ello vamos a preparar vasos con agua en diferentes condiciones. Vaso con agua fría Vaso con agua templada Vaso con agua caliente ¿En qué condiciones se disuelve el material?

Sigamos experimentandoAhora te proponemos que investigues el efecto del detergente. Para ello, puedes repetir los experimentos anteriores pero añadiendo un poco de detergente al agua. ¿Qué observas? ¿Probamos con otros detergentes?

Algunas preguntas

¿Cuál es el efecto de la temperatura?¿Cuál es el efecto del detergente?¿Cuáles son las mejores condiciones de lavado? ¿Qué pasaría si las bolsas se disolvieran en agua fría, qué problemas plantearía?¿Se podrían utilizar en otros campos, por ejemplo en hostelería?

Otros plásticos solublesPuedes realizar este mismo experimento con otro plástico que te resultará, probablemente, más fácil de encontrar; es el caso del envoltorio de algunos desinfectantes para WC que se cuelgan en el interior de la taza, sin quitar el plástico que lo envuelve, en una cesta, de forma que cuando cae el agua disuelve el envoltorio.

PRECAUCIÓN: Una vez quitado el envoltorio debes tener mucho cuidado con la sustancia desinfectante, se trata de una sustancia muy irritante para la piel y los ojos.

Fabrica un polímero Las reacciones químicas permiten transformar la materia y a partir de unas sustancias obtener otras diferentes con nuevas propiedades. En este experimento vas a conseguir, partiendo de materiales cotidianos, obtener un nuevo material, un polímero con nuevas propiedades.

Material que vas a necesitar:Adhesivo vinílico (cola blanca de la que se emplea para pegar madera y en las tareas escolares) Perborato dental (Perborato de sodio. Se vende en las farmacias como producto para la higiene dental) Vinagre

¿Qué vamos a hacer?En una taza pequeña pon el equivalente a una cucharada de cola blanca y añade un poco de agua (más o menos la misma cantidad). Muévelo para que se disuelva. En otra taza pequeña pon una cucharadita de perborato y añade agua hasta más o menos la mitad de la taza. Agita para que se disuelva. Vierte una cucharadita de la disolución de perborato sobre la disolución de cola blanca. Muévelo con la cuchara. Se produce la reacción química y ves cómo se va formando una masa viscosa. Si hace falta puedes añadir más disolución de perborato.

Separa la masa viscosa y observa sus propiedades. Haz una bola y déjala botar, ¿qué ocurre?

PRECAUCIÓN: No debes llevarte la sustancia a la boca, ni ponerla encima de la ropa ni de los muebles. Al terminar debes lavarte bien las manos.

Sigue experimentandoPuedes probar con distintas proporciones de cola blanca y agua y observar que se obtienen sustancias con distintas consistencias y aspecto (unas veces en hilos, otras más pulverulentas, etc.)Puedes añadir también unas gotas de colorante alimentario a la disolución de cola blanca para darle color.

Prueba a dejar secar durante unos días la bola que habías fabricado. ¿Qué propiedades tiene ahora?También puedes ver qué ocurre cuando sumergimos el polímero obtenido en vinagreCon algunas marcas de cola se obtiene una sustancia con aspecto de gel muy suave que fluye lentamente. Muy parecido a algunas sustancias que se venden como juguetes de aspecto "asqueroso" y de "moco". Si lo consigues, escríbenos indicando cómo lo has hecho y la marca de cola blanca que has utilizado.

¿Por qué ocurre esto?La cola blanca es un adhesivo vinílico. En unos casos contiene alcohol polivinílico y en otros acetato de polivinilo. En ambos casos se trata de un polímero de cadena muy larga. Al añadir el perborato de sodio, sus moléculas forman enlaces que sirven de puente entre dos cadenas polivinílicas, se forma un polímero entrecruzado que tiene unas propiedades diferentes al polímero inicial.

Helados y temperaturas muy bajasHoy en día preparar un helado en casa es muy sencillo gracias a los frigoríficos y congeladores eléctricos, pero hace tiempo cuando no existían estos electrodomésticos también era relativamente fácil. Para conseguirlo se utilizaban unos aparatos denominados heladeras y se aprovechaban algunas de las propiedades químicas del hielo y la sal de cocina (NaCl, cloruro de sodio).La heladera es el dispositivo que se muestra en la foto, que básicamente consiste en dos recipientes, más o menos cilíndricos, uno

dentro de otro. El recipiente exterior de madera y el interior de metal, junto con un engranaje que permite hacer girar el cubo interior con una manivela. En el cubo interior se pone la masa del helado (la crema) y en el espacio entre los dos recipientes se introduce una mezcla de hielo picado y sal que hace bajar la temperatura y facilita la "congelación" de la masa de helado.

Foto de una heladera antigua Esquema de una heladera

El objetivo de esta experiencia es que aprendas a preparar una mezcla frigorífica de hielo y sal.

Material Hielo picado

Sal gorda (de la que se utiliza en la cocina)

Una cazuela de plástico (aunque también sirve de cualquier otro material) Un termómetro (que

permita registrar temperaturas bajo cero, los que mejor van a servir son los que venden para colgar en el interior del congelador)

¿Qué vamos a hacer?Lo que vamos a hacer es muy simple. Basta con preparar una mezcla de hielo picado y sal gorda en una proporción aproximada de 3 partes de hielo picado por 1 parte de sal (proporción en masa). Remueve un poco con una cuchara e introduce el termómetro.Observa el descenso de temperatura. Probablemente no consigas tanto, pero en teoría se pueden llegar a conseguir temperaturas de -21 ºC. ¿A qué temperatura llegas?

Sigue experimentandoSi en la mezcla frigorífica que has preparado introduces otro recipiente (más pequeño) con un poco de agua verás que, al cabo de un poco de tiempo, el agua se congela.También puedes aprovechar para preparar un helado por el sistema antiguo. Basta que compres en un supermercado un sobre de polvos para preparar helado y sigas las instrucciones. Al final en vez de ponerlo en el congelador del frigorífico, aprovecha para enfriarlo la mezcla de hielo y sal que has

preparado. Ten cuidado de que el hilo y la sal no entren en contacto directo con la masa del helado (Tendría un sabor un tanto salado).También puedes probar con zumos de frutas (limón, naranja, etc.) con azúcar y obtener un granizado.

Propiedades sorprendentes La papilla de maíz (Maizena)

En esta experiencia vamos a estudiar las propiedades sorprendentes que pueden tener algunos materiales, en este caso algo tan corriente como una papilla hecha con harina de maíz.¡Atención! Trabajar con la papilla puede resultar un poco sucio Material que vas a necesitar:

• Un vaso o una taza • Una cucharilla • Agua

Harina de maíz (en Venezuela se vende con el nombre de "Maizena").

¿Qué debes hacer?En primer lugar vamos a preparar la papilla de harina de maíz.

• En un recipiente (vaso o taza) añade 2 ó 3 cucharadas colmadas de harina de maíz.

• Añade lentamente un poco de agua, a la vez que remueves con la cuchara. ¿Qué observas?

• Mueve muy despacio para conseguir que se mezclen y añade más agua hasta conseguir una papilla no demasiado espesa.

Las propiedades de la papilla de maíz En primer lugar habrás observado que te costaba mucho remover la mezcla. Cuando intentabas moverla se ponía muy dura. Si remueves despacio se comporta como un líquido cualquiera. Pero si intentas remover más deprisa, cuesta mucho más, el líquido se hace más viscoso y, según cómo hayas preparado la papilla, puede hacerse casi sólido.

Vuelca un poco de la papilla en una mano. Verás que se comporta como cualquier líquido, se te escapa y cae. Pero si ahora tienes cuidado para que no se escape e intentas amasarlo deprisa entre las dos manos, verás como consigues hacer una bola prácticamente sólida. Pero, en cuanto dejas de moverla, fluye otra vez como cualquier líquido.

Pon ahora la papilla en un plato plano. Si metes la mano en el plato ves que te moja y se comporta como un líquido. Mueve los dedos y observa su comportamiento. Pero, ¿qué pasa si intentas retirar la mano muy deprisa? Observa que la mano se queda casi pegada al plato. Si la retiras muy deprisa puedes llegar a mover el plato. Ten cuidado no salga disparado y se rompa. Si volcamos ahora la papilla sobre una superficie muy lisa vemos que se forman charcos. Intenta juntar los charcos empujando con la mano y los dedos. Sigue moviendo todo con rapidez. Al cabo de un tiempo puedes llegar a cogerlo con las manos. Si sigues moviéndolo deprisa tendrás una sustancia casi sólida, pero en cuanto dejas de mover se te escapa entre los dedos.

Son unas propiedades muy curiosas y sorprendentes: unas veces se comporta como un líquido y otras casi como un sólido. El problema que nos plantea es ¿por qué ocurre esto?

¿Tienen almidón los alimentos?

En esta experiencia vamos a practicar con una técnica muy sencilla que nos permite detectar el almidón en distintos tipos de alimentos. Para ello vamos a aprovechar la propiedad que tiene de reaccionar con el yodo tomando un color azul oscuro o violeta. Normalmente, para esta reacción se utiliza un reactivo de laboratorio que recibe el nombre de lugol (disolución de yodo, al 5 %, y yoduro de potasio, al 10%, en agua).

Pero también podemos desarrollar esta técnica en casa a partir de los productos farmacéuticos yodados que se utilizan habitualmente para tratar las heridas. Tradicionalmente se ha utilizado la tintura de yodo. En España el producto más habitual se comercializa con el nombre de Betadine.

¿Qué necesitamos?

Cuentagotas

Plato pequeño

Tintura de yodo o Betadine

Diversos alimentos de origen vegetal (harina, arroz, patata, pan, etc)

¿Cómo lo hacemos?

En primer lugar hay que preparar el reactivo que vamos a utilizar y para ello es necesario diluir el Betadine en agua.

- Mezcla 1 gota de Betadine con 10 gotas de agua

PRECAUCIÓN: No debes ingerir el Betadine ni el reactivo obtenido. Sólo es de uso externo y debes evitar el contacto con los ojos, los oídos u otras mucosas.

En un platito pon pequeñas cantidades de los alimentos que hemos descrito y añade una gota del reactivo a cada muestra.

Observa cómo poco a poco aparece el color azul oscuro característico de la reacción del yodo con el almidón.

Prueba ahora con otros alimentos, por ejemplo, una pequeña cantidad de pescado o de carne (se verá mejor si es carne blanca, pollo o cerdo) y comprueba que no contienen almidón.

Sigue investigando

Pero no todo es siempre así. Hay veces que los fabricantes de fiambres añaden almidón a sus productos, sin avisarnos (así nos venden almidón a precio de jamón).

Esto suele ocurrir con algunos fiambres y embutidos baratos (por ejemplo: jamón York, mortadela, chopped, etc)Puedes investigar, siguiendo la técnica que hemos visto más arriba, si en alguno de estos alimentos se ha añadido almidón. Si no se ve bien el resultado, puedes cocer en una pequeña cantidad de agua la muestra, durante 4 o 5 minutos, y realizar la prueba sobre el extracto que obtengas una vez que se haya enfriado.

Reacciones de combustión

En este experimento vamos a estudiar la combustión de una vela y vamos a ver cómo es necesaria la presencia de oxígeno para la combustión y cómo este oxígeno se consume en el proceso. Se trata de un experimento muy famoso que realizó Lavoisier en la segunda mitad del siglo XVIII.

Material que vas a necesitar: Un plato hondo Un vaso (preferiblemente estrecho)

Una vela.

¿Cómo realizamos el experimento? En primer lugar vas a colocar el plato encima de una mesa lleno con bastante agua. No ce falta que esté lleno hasta el borde.

Dentro del agua coloca una vela que se mantenga derecha.

Enciende la vela y observa cómo arde.

Tapa todo el conjunto con el vaso y observa lo que ocurre. Verás como la vela poco a poco va dejando de arder hasta que se extingue la llama. A la vez observa cómo el nivel del agua va subiendo en el interior del vaso.

¿Por qué ocurre esto?Cuando arde una vela tiene lugar una reacción de combustión. Lo que arde realmente no es la mecha que sale de ella, sino la cera o parafina de la que está hecha. Con el calor la parafina primero funde y luego se evapora. La parafina en forma gaseosa y en contacto con el oxígeno del aire experimenta una reacción química en la que se desprende mucha energía (en forma de calor y luz) el resultado es la llama. La reacción química que tiene lugar es: parafina + O2 -------> CO2 + H2O Observa que en la reacción intervienen dos sustancias de partida la parafina (inicialmente sólida) y el oxígeno contenido en el aire (un gas), son los reactivos. A partir de ellos se obtienen dos sustancias totalmente diferentes el dióxido de carbono (un gas) y agua (también en estado gaseoso), son los productos. Si te fijas bien, verás que en paredes del vaso se empañan, incluso se forman una gotitas de agua. Lo que está ocurriendo es que el vapor de agua, en contacto con las paredes frías, se condensa. La pregunta ahora es: ¿por qué sube el nivel del agua en el interior del vaso?. Puedes intentar responderla tu mismo antes de leer la respuesta en el párrafo siguiente.

En la reacción se consume un gas, el oxígeno que forma parte del aire, pero se forma otro, el dióxido de carbono obtenido en toda combustión. Resulta que el volumen de dióxido de carbono producido es más pequeño que el volumen de oxígeno que se consume. El resultado es que en el interior del vaso el volumen de gas final es menor que el inicial. Eso hace que

disminuya la presión en el interior y, por ello, sube el agua hasta que la presión interior es igual a la exterior.

Reacciones química:

Reacción de precipitación En química se llama precipitado a una sustancia sólida que se forma en el interior de una disolución. En esta experiencia vamos a ver cómo a partir de una reacción química obtenemos un precipitado.Material que vas a necesitar:

• Vaso pequeño o copa • Un papel de filtro (de los que se utilizan para el café) • Leche • Refresco de cola • Agua tónica • Vinagre • Limón

¿Qué vamos a ver?En este experimento vamos a obtener precipitados a partir de productos caseros. En realidad, vamos a observar cómo la caseína (proteína contenida en la leche) precipita en un medio ácido.La leche es una mezcla de proteínas, lípidos y glúcidos en un medio acuoso. Entre las proteínas disueltas en la leche, la más importante es la caseína. Cuando esta proteína se encuentra en un medio ácido se produce su desnaturalización, tiene lugar una reacción química que altera su estructura, y deja de ser soluble en agua lo que provoca que precipite.En el experimento vamos a ver cómo al poner la leche en contacto con diversos medios ácidos se produce la precipitación de la caseína.

¿Qué debes hacer?

Experimento 1 • Pon un poco de leche en una copa o en un vaso pequeño • Añade unas gotas de vinagre. Observa bien lo que ocurre. • Deja el vaso con su contenido en reposo durante un tiempo.

¿Qué observas? • Separa ahora el sólido del líquido utilizando un filtro (también

sirve un trapo o un pañuelo). ¿Qué observas? ¿Qué propiedades tiene el sólido obtenido?

Experimento 2• Repite la experiencia anterior haciendo reaccionar la leche con

otras sustancias: refresco de cola, agua tónica, zumos, etc. • Sigue investigando.

Sigue experimentandoPuedes seguir investigando otras sustancias que tengan la propiedad de hacer precipitar la caseína de la leche.

Reacciones química:

Reacción con desprendimiento de gases

En esta experiencia vamos a estudiar, utilizando sustancias que puedes encontrar fácilmente en casa, una reacción química en la que se desprenden gases. Material que vas a necesitar:

• Un vaso • Una cucharilla • Bicarbonato del que se vende en las farmacias • Vinagre • Limón

•¿Qué vamos a ver?En la experiencia vamos a ver cómo reacciona el bicarbonato de sodio (NaHCO3) con sustancias que tienen un carácter ácido. Podrás ver cómo se descompone el bicarbonato y se desprende un gas, el dióxido de carbono. Esto ocurre porque el vinagre y el zumo de limón son sustancias que llevan disueltos ácidos: ácido acético, en el caso del vinagre, y ácido cítrico, en el caso del limón.La reacción química que tiene lugar es la siguiente: NaHCO3 + HAc ----> NaAc + CO2 + H2OLos productos que se obtienen son: una sal (NaAc) que queda disuelta en el agua (H2O) y dióxido de carbono (CO2) que al ser un gas burbujea a través del líquido.

¿Qué debes hacer?

Experimento 1 • En el fondo de un vaso, o en un plato, coloca un poco de

bicarbonato de sodio en polvo.

• Deja caer sobre él unas gotas de vinagre. ¿Qué ocurre? Observa el efecto del gas que se desprende.

• Repite la experiencia utilizando zumo de limón en vez de vinagre.

• Haz otros experimentos para ver si el bicarbonato reacciona con otras bebidas ácidas (por ejemplo, zumo de naranja, zumo de manzana, refresco de cola, etc.).

Experimento 2 • Prepara una disolución con 1 cucharadita de bicarbonato en

medio vaso de agua. • Utiliza una parte de la disolución para ver cómo reacciona con

el vinagre y otra para el zumo de limón. • Repite la experiencia con disoluciones más concentradas de

bicarbonato (2, 3 cucharaditas, etc.) y compara los resultados obtenidos con los del caso anterior. ¿Observas diferencias? ¿Cuáles?

• Sigue experimentandoAhora podemos intentar recoger el gas (dióxido de carbono) que hemos obtenido. Para ello vamos a repetir el experimento 2 utilizando una botella, en vez de un vaso, y un globo.

• Pon vinagre en una botella. • En un globo pon una cucharadita de bicarbonato. • Sujeta el globo en la boca de la botella, con cuidado para que

no caiga el bicarbonato. Ya tenemos preparado el experimento.

• Levanta el globo y deja caer el bicarbonato sobre el vinagre. Observa como según se va desprendiendo el dióxido de carbono el globo se va hinchando.

Puedes probar con distintas cantidades de reactivos (vinagre y bicarbonato) y ver cómo varía la presión del gas en el globo.

Precipitaciones corrosivas

Nadie pone en duda la importancia del agua para la vida y, sin embargo, el hombre a lo largo de su historia ha contaminado ríos, lagos, manantiales, etc. y destruido su flora y fauna. Actualmente, la situación ha cambiado y parece que al ser humano le empieza a interesar la conservación del medio ambiente. Así, se investiga en fábricas, facultades y entidades de todo tipo sobre la búsqueda de procesos alternativos a los existentes que permitan

seguir obteniendo los productos que generan nuestro bienestar pero contaminando menos.

En esta actividad vamos a comprobar la importancia de mantener el pH del agua de lluvia dentro de los límites normales; ya que la Naturaleza no es capaz de regular modificaciones importantes del mismo. Esta lluvia contaminada (lluvia ácida) es la responsable del deterioro de monumentos (fachada de la catedral de Burgos, acueducto de Segovia, etc.), muerte de los bosques de coníferas, etc.

¿Qué nos hace falta?• Mármol. • Vinagre. • Sistema de goteo, por ejemplo un cuentagotas. • Planta

•¿Qué vamos a hacer?El pH de la lluvia es de por sí ligeramente ácido, razón por la cual se considera lluvia ácida a aquellas precipitaciones con un pH inferior a 5,6 y no a 7 (pH neutro). En esta actividad simularemos dicha lluvia empleando diferentes vinagres.

Sobre una placa de mármol se dejará caer gota a gota el vinagre. En poco tiempo se observará como va apareciendo un surco en la misma, debido a la reacción del vinagre con el carbonato de calcio (mármol).

Mármol + Vinagre -----> GasCarbonato de calcio + Ácido acético -----> Dióxido de carbono + Acetato de calcio + AguaTras un par de horas de goteo continuo el resultado es el que se observa en las fotografías adjuntas.

Recoge en un recipiente el vinagre que escurre del mármol; ya que es reutilizable por lo que no se debe tirar sino poner nuevamente en contacto con la placa.

Completa tu experimento1.- Si aproximas tu oído a la placa oirás un leve burbujeo debido al desprendimiento de un gas, el dióxido de carbono. Éste sonido se hará más perceptible si sumerges una porción de la placa de mármol en un recipiente que contiene vinagre e incluso se verán las burbujas.

2.- Si se emplean diferentes vinagres (de manzana, vino, etc.) se simularán lluvias de diferente acidez y se observará que cuanto menor es el pH, o lo que es igual, más ácida sea la lluvia, mayor es el deterioro del mármol.3.- Si se aumenta la frecuencia de goteo la corrosión será más rápida, al igual que si el mármol está finamente dividido o no pulido.

4.- Se puede comprobar la influencia de la lluvia ácida en la muerte de la flora si se riega una planta con vinagre. No es necesario que riegues la planta hasta su destrucción, así que una vez que observes su deterioro comienza a regarla con agua. Recuerda que las plantas son organismos vivos y que se debe respetar el medio ambiente.

Extracción y separación de pigmentos fotosintéticos

La fotosíntesis, proceso que permite a los vegetales obtener la materia y la energía que necesitan para desarrollar sus funciones vitales, se lleva a cabo gracias a la presencia en las hojas y en los tallos jóvenes de pigmentos, capaces de captar la energía lumínica.

Entre los distintos métodos que existen para separar y obtener esos pigmentos se encuentra el de la cromatografía, que es una técnica que permite la separación de las sustancias de una mezcla y que tienen una afinidad diferente por el disolvente en que se encuentran. De tal manera que al introducir una tira de papel en esa mezcla el disolvente arrastra con distinta velocidad a los pigmentos según la solubilidad que tengan y los separa, permitiendo identificarlos perfectamente según su color.

PIGMENTO COLOR

Clorofila A Verde azulado

Clorofila B Verde amarillento

Carotenos Naranja

Xantofilas Amarillo

La técnica que se describe a continuación se puede realizar sin ningún problema en casa.

Material que vas a necesitar:Hojas de espinaca o de cualquier planta cortadas en pedazos.

Alcohol de 96 (sirve el que utilizamos para desinfectar las heridas Un mortero Dos filtros de café Un embudo Un vaso Una pinza de la ropa

¿Qué vamos a hacer?

1. Coloca en el mortero las hojas que hayas elegido, añade un poco de alcohol y tritúralas hasta que el alcohol adquiera un tinte verde intenso.

2. Filtra el líquido utilizando el embudo en el que habrás puesto el filtro de café.

3. Recorta unas tiras de papel del otro filtro e introdúcelas en el vaso hasta que toquen su fondo procura que se mantengan verticales ayudándote con la pinza

4. Espera 30 minutos y aparecerán en la parte superior de la tira de papel unas bandas de colores que señalan a los distintos pigmentos.

Fabricando jabón La obtención de jabón es una de las síntesis químicas mas antiguas. Fenicios, griegos y romanos ya usaban un tipo de jabón que obtenían hirviendo sebo de cabra con una pasta formada por cenizas de fuego de leña y agua (potasa). Un jabón es una mezcla de sales de ácidos grasos de cadenas largas. Puede variar en su composición y en el método de su procesamiento:

Si se hace con aceite de oliva, es jabón de Castilla; se le puede agregar alcohol, para hacerlo transparente; se le pueden añadir perfumes, colorantes, etc.; sin embargo, químicamente, es siempre lo mismo y cumple su función en todos los casos.

A lo largo de los siglos se ha fabricado de forma artesanal, tratando las grasas, en caliente, con disoluciones de hidróxido de sodio o de potasio. Aún, hoy en día, se hace en casa a partir del aceite que sobra cuando se fríen los alimentos. Si quieres hacer una pequeña cantidad de jabón sólo necesitas aceite usado, agua y sosa cáustica (hidróxido de sodio), producto que puede comprarse en las droguerías.

Material que vas a necesitar:Recipiente de barro, metal o cristal. Cuchara o palo de madera. Caja de madera. 250 mL de aceite. 250 mL de agua. 42 g de sosa cáustica.

PRECAUCIÓN: La sosa cáustica es muy corrosiva y debes evitar que entre en contacto con la ropa o con la piel. En caso de mancharte lávate inmediatamente con agua abundante y jabón.

¿Qué vamos a hacer?Echa en un recipiente, la sosa cáustica y añade el agua ¡mucho cuidado!, no toques en ningún momento con la mano la sosa cáustica, porque puede quemarte la piel! Al preparar esta disolución observarás que se desprende calor, este calor es necesario para que se produzca la reacción.Añade, poco a poco, el aceite removiendo continuamente, durante al menos una hora. Cuando aparezca una espesa pasta blanquecina habremos conseguido nuestro objetivo. Si quieres que el jabón salga más blanco puedes añadir un producto blanqueante, como un chorrito de añil; para que huela bien se puede añadir alguna esencia (limón, fresa). A veces ocurre que por mucho que removamos, la mezcla está siempre líquida, el jabón se ha “cortado”. No lo tires, pasa la mezcla a una cacerola y calienta en el fuego de la cocina. Removiendo de nuevo aparecerá al fin el jabón.Echa la pasta obtenida en una caja de madera para que vaya escurriendo el líquido sobrante. Al cabo de uno o dos días puedes cortarlo en trozos con un cuchillo. Y ya está listo para usar:

NO OLVIDES: lavar las manos, el cabello, la ropa, los suelos, etc. Observa que el jabón que hemos conseguido es muy suave al tacto, debido a que lleva glicerina que se obtiene como subproducto de la reacción.

Si quieres más cantidad puedes utilizar, por ejemplo, las siguientes proporciones: 3 Litros de aceite, 3 litros de agua, ½ kg de sosa cáustica.

Extracción del ADN de una cebolla La extracción de ADN requiere una serie de etapas básicas. En primer lugar tienen que romperse la pared celular y la membrana plasmática para poder acceder al núcleo de la célula. A continuación debe romperse también la membrana nuclear para dejar libre el ADN. Por último hay que proteger el ADN de enzimas que puedan degradarlo y para aislarlo hay que hacer que precipite en alcohol.

El material que se necesita es fácil de encontrar y el procedimiento es sencillo.

MATERIAL:Una cebolla grande fresca Detergente lavaplatos Sal Agua destilada Zumo de piña o papaya (lechosa)Alcohol de 96º muy frío (puede sustituirse por vodka helado) Un vaso de los de agua Un vaso de cristal alto (se mantiene en la nevera hasta que vaya a utilizarse) Un cuchillo Una varilla de cristal Una batidora ¿Cómo hacerlo? Corta la zona central de la cebolla en cuadrados En un vaso de agua echa 3 cucharaditas de detergente lavaplatos y una de sal y añade agua destilada hasta llenar el vaso. Mezcla esta solución con los trozos de cebolla Licúa el conjunto, con la batidora, a velocidad máxima durante 30 segundos Filtra el líquido obtenido con un filtro de café Llena hasta la mitad aproximadamente un vaso de cristal alto con la disolución filtrada Añade 3 cucharaditas de café de zumo de piña o lechosa y mezcla bien Añade un volumen de alcohol muy frío equivalente al del filtrado, cuidadosamente, haciéndolo resbalar por las paredes del vaso para que forme una capa sobre el filtrado. Puedes utilizar la varilla de vidrio o una cucharilla para ayudarte.

Deja reposar durante 2 ó 3 minutos hasta que se forme una zona turbia entre las dos capas. A continuación introduce la varilla y extrae una maraña de fibras blancas de ADN.

¿Qué ha ocurrido?La solución de lavaplatos y sal ayudada por la acción de la licuadora es capaz de romper la pared celular y las membranas plasmática y nuclear.Los zumos de piña y papaya contienen un enzima, la papaína, que contribuye a eliminar las proteínas que puedan contaminar el ADN.El alcohol se utiliza para precipitar el ADN que es soluble en agua pero, cuando se encuentra en alcohol se desenrolla y precipita en la interfase entre el alcohol y el agua.

DISEÑOS EXPERIMENTALES DE INVESTIGACIÓN; PREEXPERIMENTOS, EXPERIMENTOS “VERDADEROS” Y CUASI EXPERIMENTOS ¿QUÉ ES UN DISEÑO DE INVESTIGACIÓN?

Una vez definido el tipo de estudio a realizar y establecer las hipótesis de investigación, el investigador debe concebir la manera práctica y concreta de responder a las preguntas de investigación. Esto implica seleccionar o desarrollar un diseño de investigación y aplicarlo al contexto particular de su estudio. Diseño se refiere al plan o estrategia concebida para responder a las preguntas de investigación. El diseño señala al investigador lo que debe hacer para alcanzar sus objetivos de estudio, contestar las interrogantes que se ha planteado y analizar la certeza de las hipótesis formuladas en un contexto en particular.Si el diseño está concebido, el producto final de un estudio tendrá mayores posibilidades de ser válido. No es lo mismo seleccionar un tipo de diseño que otro; cada uno tiene sus características propias. La precisión de la información obtenida puede variar en función del diseño o estrategia elegida.

¿DE QUÉ TIPOS DE DISEÑOS DISPONEMOS PARA INVESTIGAR EL COMPORTAMIENTO HUMANO?El autor de este libro no considera que un tipo de investigación sea mejor que otro (experimental versus no experimental). “Los dos tipos de investigación son relevantes y necesarios, tienen un valor propio y ambos deben llevarse a cabo”. La elección sobre qué clase de investigación y diseño específico debemos seleccionar, depende de los objetivos trazados, las preguntas planteadas, el tipo de estudio a realizar (exploratorio, descriptivo, correlacionar o explicativo) y las hipótesis formuladas.

¿QUÉ ES UN EXPERIMENTO?Experimento, tiene dos acepciones, una general y una particular. La regla general se refiere a “tomar una acción” y después observar las consecuencias. Se requiere la manipulación intencional de una acción para analizar sus posibles efectos y la aceptación particular (sentido científico). “Un estudio de investigación en el que se manipulan deliberadamente una o más variables independientes (supuestas efectos), dentro de una situación de control para el investigador”.

¿CUÁL ES EL PRIMER REQUSITO DE UN EXPERIMENTO PURO?El primer requisito es la manipulación intencional de una o más variables independientes. La variable independiente es considerada como supuesta causa en una relación entre variables; es la condición antecedente, y al efecto provocado por dicha causa se le denomina variable dependiente (consecuente).El investigador no puede incluir en su estudio a dos o más variables independientes.Un experimento se lleva a cabo para analizar si una o más variables independientes afectan a una o más variables dependientes y por qué lo hacen. En un auténtico experimento, la variable independiente resulta de interés para el investigador por ser la variable que se hipotetiza, que será una de las causas que producen el efecto supuesto. Para obtener respuesta de esta relación causal supuesta, el investigador manipula la variable independiente y observa si la dependiente varía o no. Manipular es hacer variar o dar distintos valores a la variable independiente.

La variable dependiente se mideLa variable dependiente no se manipula, sino que se mide para ver el efecto de que la manipulación de la variable independiente tienes de ella.

Grados de manipulación de la variable independiente

La manipulación o variación de una variable independiente puede realizarse en dos o más grados. El nivel mínimo de manipulación es dos: presencia-ausencia de la variable independiente. Cada nivel o grado de manipulación implica un grupo en el experimento.

Presencia-ausenciaImplica un grupo a la presencia de la variable independiente y otro no. Luego los dos grupos son comparados para ver si el grupo que fue expuesto a la variable independiente difiere del grupo que no fue expuesto. Al primer grupo se le conoce como “grupo experimental” y al segundo se le denomina “grupo de control”.

A la presencia de la variable independiente se le llama “tratamiento experimental” o “estímulo experimental”.En general, en un experimento puede afirmarse lo siguiente: si en ambos grupos todo fue “igual” menos la exposición a la variable independiente, es muy razonable pensar que las diferencias entre los grupos se deban a la presencia-ausencia de la variable independiente.

Más de dos gradosSe puede hacer variar o manipular la variable independiente en cantidades o grados.

Manipular la variable independiente en varios niveles tiene la ventaja de que no sólo se puede determinar si la presencia de la variable independiente o tratamiento experimental tiene un efecto, sino también si distintos niveles de la variable independiente se producen diferentes efectos. Es decir, si la magnitud del efecto (Y) depende de la intensidad del estímulo (X1, X2, X3, etcétera).

Debe haber al menos dos niveles de variación y ambos tendrán que diferir entre sí. Cuantos más niveles mayor información, pero el experimento se va complicando: cada nivel adicional implica un grupo más.

Modalidades de manipulación en lugar de gradosLa variación es provocada por categorías distintas de la variable independiente que no implican en sí cantidades.En ocasiones, la manipulación de la variable independiente conlleva una combinación de cantidades y modalidades de ésta.

Finalmente, es necesario insistir que cada nivel o modalidad implica, al menos, un grupo. Si tiene tres niveles (grados) o modalidades, se tendrán tres grupos como mínimo.

¿CÓMO SE DEFINE LA MANERA EN QUE SE MANIPULARÁN LAS VARIABLES INDEPENDIENTES?Al manipular una variable independiente es necesario especificar qué se va a entender por esa variable en el experimento. Es decir, trasladar el concepto teórico a un estímulo experimental en una serie de operaciones y actividades concretas a realizar.

Guía para sortear dificultadesPara definir cómo se va a manipular una variable es necesario:

Consultar experimentos antecedentes para ver si en éstos resultó la forma de manipular la variable. Es imprescindible analizar si la manipulación de esos experimentos pueden aplicarse al contexto específico del nuestro cómo pueden ser extrapoladas a nuestra situación experimental.

Evaluar la manipulación antes de que conduzca el experimento. Hay varas preguntas para evaluar su manipulación : ¿las variables experimentales representan la variable conceptual que se tiene en mente?, ¿los deferentes niveles de variación de la variable independiente harán que los sujetos se comporten diferente? Si la manipulación es errónea puede pasar que: 1. el experimento no sirva para nada; 2. vivamos en el error; y 3. tengamos resultados que no nos interesan.Si la presencia de la variable independiente en el o los grupos experimentales es débil probablemente no se encontrarán efectos, pero no porque no pueda haberlos.Incluir verificaciones para la manipulación. Cuando se utilizan seres humanos hay varias formas de verificar si realmente funcionó la manipulación. La primera es entrevistar a los sujetos. Una segunda forma es incluir mediciones relativas a la manipulación durante el experimento.¿CUÁL ES EL SEGUNDO REQUISITO DE UN EXPERIMENTO “PURO”?El segundo requisito es medir el efecto que la variable independiente tiene en la variable dependiente. Esto es igualmente importante y como en la variable dependiente se observa el efecto, la medición debe ser válida y confiable. Si no podemos asegurar que se midió adecuadamente, los resultados no servirán.En la planeación de un experimento se debe precisar cómo se van a manipular las variables independientes y cómo a medir las dependientes.

¿CUÁNTAS VARIABLES INDEPENDIENTES Y DEPENDIENTES DEBEN INCLUIRSE EN UN EXPERIMENTO?No hay reglas para ello; depende de cómo haya sido planteado el problema de investigación y las limitaciones que haya. Claro está que, conforme se aumenta el número de variables independientes, aumentan las manipulaciones que deben hacerse y el número de grupos requeridos para el experimento. Y entraría en juego el segundo factor mencionado (limitantes).

Por otra parte, podría decidir en cada caso (con una, dos, tres o más variables independientes) medir más de una variable dependiente para ver el efecto de las independientes en distintas variables. Al aumentar las variables dependientes, no tienen que aumentarse grupos, porque estas variables no se manipulan. Lo que aumenta es el tamaño de la medición (cuestionarios con más preguntas, mayor número de observaciones, entrevistas más largas, etcétera) porque hay más variables que medir.

¿CUÁL ES EL TERCER REQUISITO DE UN EXPERIMENTO “PURO”?El tercer requisito que todo experimento “verdadero” debe cumplir es el control o validez interna de la situación experimental. El término “control” tiene diversas connotaciones dentro de la experimentación. Sin embargo, su acepción más común es que, si en el experimento se observa que una o más variables independientes hacen variar a las dependientes, la variación de estas últimas se deba a la manipulación y no a otros factores o causas; si se observa que una o más independientes no tienen efecto sobre las dependientes, se pueda estar seguro de ello. En términos coloquiales, “control” significa saber qué está ocurriendo realmente con la relación entre las variables independientes y las dependientes.

Cuando hay control podemos conocer la relación causal. En la estrategia de la investigación experimental, “el investigador no manipula una variable sólo para comprobar lo que le ocurre con al otra, sino que al efectuar un experimento es necesario realizar una observación controlada”.Lograr “control” en un experimento es controlar la influencia de otras variables extrañas en las variables dependientes, para que así podamos saber realmente si las variables independientes tienen o no efecto en la dependientes.Fuentes de validación internaExisten diversos factores o fuentes que pueden hacer que nos confundamos y no sepamos si la presencia de una variable independiente surte o no un verdadero efecto. Se trata de explicaciones rivales a la explicación de que las variables independientes afectan a las dependientes. A estas

explicaciones se les conoce como fuentes de invalidación interna porque atentan contra la validez interna de un experimento. La validez interna se relaciona con la calidad del experimento y se logra cuando hay control, cuando los grupos difieren entre sí solamente en la exposición a la variable independiente (presencia-ausencia o en grados), cuando las mediciones de la variable dependiente son confiables y válidas, y cuando el análisis es el adecuado para el tipo de datos que estamos manejando. El control en un experimento se alcanza eliminando esas explicaciones rivales o fuentes de invalidación interna.

1. Historia. Acontecimientos que ocurren durante el desarrollo del experimento, afectan a al variable dependiente y pueden confundir los resultados experimentales.

2. Maduración. Procesos internos de los participantes que operan como consecuencia del tiempo y que afectan los resultados del experimento (cansancio, hambre, aburrición, aumento en la edad y cuestiones similares).

3. Inestabilidad. Poca o nula confiabilidad de las mediciones, fluctuaciones en las personas seleccionadas o componentes del experimento, o inestabilidad autónoma de mediciones repetidas aparentemente “equivalentes”.

4. Administración de pruebas. Se refiere al efecto que puede tener la aplicación de una prueba sobre las puntuaciones de pruebas subsecuentes.

5. Instrumentación. Esta fuente hace referencia a cambios en los instrumentos de medición o en os observadores participantes que pueden producir variaciones en los resultados que se obtengan.

6. Regresión estadística. Provocado por una tendencia que los sujetos seleccionados sobre la base de puntuaciones extremas, muestran a regresar, en pruebas posteriores, aun promedio en la variable en la que fueron seleccionados.

7. Selección. Elegir los sujetos de tal manera que los grupos no sean equiparables. Es decir, si no se escogen los sujetos de los grupos asegurándose su equivalencia, la selección puede resultar tendenciosa.

8. Mortalidad experimental. Se refiere a diferencias en la pérdida de participantes entre los grupos que se comparan.

9. Interacción entre selección y maduración. Se trata de un efecto de maduración que no es igual en los grupos del experimento, debida a algún factor de selección. La selección da origen a diferentes tasas de maduración a cambio autónomo entre grupos.

10.Otras interacciones.

El experimentador como fuente de invalidación internaOtra razón que puede atentar contra la interpretación correcta y certera de los resultados de un experimento es la interacción entre los sujetos y el experimentador, la cual puede ocurrir de diferentes formas. Los sujetos pueden entrar al experimento con ciertas actitudes, expectativas y prejuicios que pueden alterar su comportamiento durante el estudio. Recordemos que las personas que intervienen en un experimento, de una manera u otra, tienen motivos precisamente para esa participación y su papel será activo en muchas ocasiones.

El mismo experimentador puede afectar los resultados de la investigación, pues no es un observador pasivo que no interactúa, sino un observador activo que puede influir en los resultados del estudio. Además tiene una serie de motivos que lo llevan a realizar su experimento y desea probar su hipótesis. Ello puede conducir a que afecte el comportamiento de los sujetos en dirección de su hipótesis.

Tampoco los sujetos que participan en el experimento deben conocer las hipótesis y condiciones experimentales; incluso frecuentemente es necesario distraerlos de los verdaderos propósitos del experimento, aunque al finalizar éste se les debe dar una explicación completa del experimento.

¿CÓMO SE LOGRA EL CONTROL Y LA VALIDEZ INTERNA?El control en un experimento logra la validez interna, y el control se alcanza mediante: 1. varios grupos de comparación (dos como mínimo); y 2. equivalencia de los grupos en todo, excepto la manipulación de las variables independientes.

Varios grupos de comparaciónEs necesario que en un experimento se tengan por lo menos dos grupos que comparar. En primer término, porque si nada más se tiene un grupo no se puede saber si influyeron las fuentes de invalidación interna o no.

No lo podemos saber porque no hay medición del nivel de prejuicio al inicio del experimento; es decir, no existe punto de comparación.

Con un solo grupo no podemos estar seguros de que los resultados se deben al estímulo experimental o a otras razones. Los “experimentos” con un grupo se basan en sospechas o en lo que “aparentemente es”, pero faltan fundamentos. Se corre el riesgo de seleccionar sujetos atípicos y el riesgo de que intervengan la historia, la maduración, administración de prueba, instrumentaciones y demás fuentes de invalidación interna, sin que el experimentador se dé cuenta.

Por ello, el investigador debe tener al menos un punto de comparación: dos grupos, uno al que se le administra el estímulo y otro al que no (el grupo de control). Al hablar de manipulación, a veces se requiere tener varios grupos, cuando se desea averiguar el efecto de distintos niveles de la variable independiente.

Equivalencia de los gruposPero para tener control no basta tener dos o más grupos, sino que deben ser similares en todo, menos la manipulación de la variable independiente. El control implica que todo permanece constante menos la manipulación. Si entre los grupos que conforman el experimento todo es similar o equivalente, excepto la manipulación de la independiente, las diferencias entre los grupos pueden atribuirse a ella y no a otros factores (entre los cuales están las fuentes de invalidación interna).Lo mismo debe hacerse en la experimentación de la conducta humana, debemos tener varios grupos de comparación.Los grupos deben ser: inicialmente equivalentes y equivalentes durante todo el desarrollo del experimento, menos por lo que respecta a la variable independiente. Asimismo, los instrumentos de medición deben ser iguales y aplicados de la misma manera.

Equivalencia inicialImplica que los grupos son similares entre sí al momento de iniciarse el experimento. Si inicialmente no son equiparables, digamos en cuanto a motivación o conocimientos previos, las diferencias entre los grupos no podrán ser atribuidas con certeza a la manipulación de la variable independiente. Queda la duda de si se deben a dicha manipulación o a que los grupos no eran inicialmente equivalentes.

La equivalencia inicial no se refiere a equivalencias entre individuos, porque las personas tenemos por naturales diferencias individuales; sino a la equivalencia entre grupos. Si tenemos en un grupo hay personas muy inteligentes también en el otro grupo. Y así con todas las variables que puedan afectar a la variable dependiente o dependientes, además de la variable independiente. El promedio de inteligencia, motivación, conocimientos previos, interés por los contenidos y demás variables, debe ser el mismo en los dos grupos. Si bien no exactamente el mismo, no debe haber una diferencia significativa en esas variables entre los grupos.

Equivalencia durante el experimentoDurante el experimento los grupos deben mantenerse similares en los aspectos concernientes al tratamiento experimental excepto excepto en la

manipulación de la variable independiente: mismas instrucciones (salvo variaciones parte de esa manipulación), personas con las que tratan los sujetos, maneras de recibirlos, lugares con características semejantes (iguales objetos en las habitaciones o cuartos, clima, ventilación, sonido ambiental, etc.), misma duración del experimento, mismo momento y en fin todo lo que sea parte del experimento. Cuanto mayor sea la equivalencia durante su desarrollo, mayor control y posibilidad de que, si observamos o no efectos, estemos seguros de que verdaderamente los hubo o no.

Cuando trabajamos simultáneamente con varios grupos, es difícil que las personas que dan las instrucciones y vigilan el desarrollo de los grupos sean las mismas.

¿Cómo se logra la equivalencia inicial?: asignación al azarExiste un método para alcanzar esta equivalencia: la asignación aleatoria o al azar de los sujetos a los grupos del experimento. La asignación al azar nos asegura probabilísticamente que dos o más grupos son equivalentes entre sí. Es una técnica de control que tiene como propósito dar al investigador la seguridad de que variables extrañas, conocida o desconocidas, no afectarán sistemáticamente los resultados del estudio. Esta técnica diseñada por Sir Ronald A. Fisher, funciona para hacer equivalentes a grupos.

La asignación al azar puede llevarse a cabo mediante pedazos de papel. Se escribe el nombre de cada sujeto (o algún tipo de clave que lo identifique) en uno de los pedazos de papel, luego se juntan todos los pedazos en algún recipiente, se revuelven y se van sacando sin ver para formar los grupos.

Cuando se tienen dos grupos, la aleatorización puede llevarse a cabo utilizando una moneda no cargada. Se lista a los sujetos y se designa qué lado de la moneda va a significar el grupo 1 y qué lado el grupo 2.

Otra es utilizar una tabla de números aleatorios que incluye números del 0 al 9, y su secuencia es totalmente al azar (no hay orden, no patrón o secuencia). Primero, se selecciona al azar una página de la tabla preguntándole un número del 1 al X número de páginas que contenga la tabla. En la página seleccionada se elige un punto cualquiera (bien numerando columnas o renglones y eligiendo al azar una columna o renglón, o bien cerrando los ojos y colocando la punta de un lápiz sobre algún punto de la página). Posteriormente, se lee una secuencia de dígitos en cualquier dirección (vertical, horizontal o diagonalmente). Una vez que se obtuvo dicha secuencia, se enumeran los nombres de los sujetos por

orden alfabético o de acuerdo con un ordenamiento al azar, colocando cada nombre junto a un dígito, nones a un grupo y los pares al otro.

La asignación al azar produce control, pues las variables que deben ser controladas (variables extrañas y fuentes de invalidación interna) son distribuidas de la misma manera en los grupos del experimento. Así la influencia de otras variables que no sean la independencia se mantiene constante porque éstas no pueden ejercer ninguna influencia diferencial en la variable dependiente o variables dependientes.

La asignación aleatoria funciona mejor cuanto mayor sea el número de sujetos con que se cuenta para el experimento, es decir, cuanto mayor sea el tamaño de los grupos. Los autores recomiendan que para cada grupo se tengan, por lo menos, 15 personas.

Otra técnica para lograr la equivalencia inicial: el emparejamientoOtro método para intentar hacer inicialmente equivalentes los grupos es el emparejamiento o técnica de apareo (matching). El proceso consiste en igualar a los grupos en relación con alguna variable específica, que puede influir de modo decisivo en la variable dependiente o las variables dependientes.

El primer paso es elegir a esa variable de acuerdo con algún criterio teórico. La variable seleccionada debe estar muy relacionada con las variables dependientes. Debe pensarse cuál es la variable cuya influencia sobre los resultados del experimento resulta más necesario controlar y buscar el apareo de los grupos en esa variable.

El segundo caso consiste en obtener una medición de la variable elegida para emparejar a los grupos. Esta medición puede existir o puede efectuarse entes del experimento.El tercer paso consiste en ordenar a los sujetos en la variable sobre la cual se va a efectuar el emparejamiento (de las puntuaciones más altas a las más bajas).El cuarto paso es formar parejas según la variable de apareamiento e ir asignado a cada integrante de cada pareja a los grupos del experimento, buscando un balance entre dichos grupos.

También podría intentarse emparejar los grupos en dos variables, pero ambas deben estar relacionadas, porque de lo contrario puede resultar muy difícil el emparejamiento.La asignación al azar es la técnica ideal para lograr la equivalencia inicial

La asignación al azar es un mejor método para hacer equivalentes los grupos (más preciso y confiable). El emparejamiento no la sustituye. En cambio, la aleatorización garantiza que otras variables no van a afectar a las dependientes ni confundir al experimentador. La bondad de la asignación al azar de los sujetos a los grupos de un diseño experimental es que el procedimiento garantiza absolutamente que en promedio los sujetos no diferirán en ninguna característica más de lo que pudiera esperarse por pura casualidad, antes de que participen en los tratamientos experimentales.

PREEXPERIMENTOSLos preexperimentos se llaman así, porque su grado de control es mínimo.

1. Estudio de caso con una sola mediciónConsiste en administrar un estímulo o tratamiento a un grupo y después aplicar una medición en una o más variables para observar cuál es el nivel del grupo en estas variables.Este diseño no cumple con los requisitos de un “verdadero” experimento. No hay manipulación de la variable independiente. El diseño adolece de los requisitos para lograr el control experimental: tener varios grupos de comparación. No se puede establecer causalidad con certeza. No se controlan las fuentes de invalidación interna.

2. Diseño de preprueba-postprueba con un solo grupoA un grupo se le aplica una prueba previa al estímulo o tratamiento experimental: después se le administra el tratamiento y finalmente se le aplica una prueba posterior al tratamiento.El diseño ofrece una ventaja sobre el interior, hay un punto de referencia inicial para ver qué nivel tenía el grupo en las variables dependientes antes del estímulo. Es decir, hay un seguimiento del grupo. Sin embargo, el diseño no resulta conveniente para fines científicos: no hay manipulación ni grupo de comparación y además varias fuentes de invalidación interna pueden actuar.

Por otro lado, se corre el riesgo de elegir a un grupo atípico o que en el momento del experimento no se encuentre en su estado normal. Tampoco se puede establecer con certeza la causalidad.

Los dos diseños preexperimentales no son adecuados para el establecimiento de relaciones entre la variable independiente y la variable dependiente o dependientes. Son diseño que se muestran vulnerables en cuanto a la posibilidad de control y validez interna. Deben usarse sólo como ensayos de otros experimentos con mayor control.

Los diseños preexperimentales pueden servir como estudios exploratorios, pero sus resultados deben observarse con precaución. De ellos no pueden sacarse conclusiones seguras de investigación. Abren el camino, pero de ellos deben derivarse estudios más profundos.

EXPERIMENTOS “VERDADEROS”Los experimentos “verdaderos” son aquellos que reúnen los dos requisitos para lograr el control y la validez interna: 1) grupos de comparación (manipulación de la variable independiente o de varias independientes); y 2) equivalencia de los grupos. Pueden abracar yuna o más variables independientes y una o más dependientes. Pueden utilizar prepruebas y postpruebas para analizar la evolución de los grupos antes y después del tratamiento experimental. La postprueba es necesaria para determinar los efectos de las condiciones experimentales.

1. Diseño con postpruebas únicamente y grupo de controlEste diseño incluye dos grupos, uno recibe el tratamiento experimental y el otro no(grupo de control). Es decir, la manipulación de la variable independiente alcanza sólo dos niveles: presencia y ausencia. Los sujetos son asignados a los grupos de manera aleatoria. Después de que concluye el periodo experimental, a ambos grupos se les administra una medición sobre la variable dependiente en estudio.En este diseño, la única diferencia entre los grupos debe ser la presencia-ausencia de la variable independiente.La prueba estadística que suele utilizarse en este diseño para comparar a los grupos es la prueba “t” para grupos correlacionados, al nivel de medición por intervalos.

El diseño con postprueba únicamente y grupo de control puede extenderse para incluir más de dos grupos, se usan dos o más tratamientos experimentales, además del grupo de control.

Si se carece de grupo de control, el diseño puede llamarse “diseño con grupos aleatorizados y postprueba únicamente”.

En el diseño con postprueba únicamente y grupo de control, así como en sus posibles variaciones y extensiones, se logra controlar todas las fuentes de invalidación interna.

2. Diseño con preprueba-postprueba y grupo de controlEste diseño incorpora la administración de prepreubas a los grupos que componen el experimento. Los sujetos son asignados al azar a los grupos, después a éstos se les administra simultáneamente la preprueba, un grupo

recibe el tratamiento experimental y otro no (es el grupo de control); y finalmente se les administra, también simultáneamente una postprueba.

La adición de la preprueba ofrece dos ventajas: primera, las puntuaciones de las prepruebas pueden usarse para fines de control en el experimento, al compararse las prepruebas de los grupos se puede evaluar qué tan adecuada fue la aleatorización. La segunda ventaja reside en que se puede analizar el puntaje ganancia de cada grupo (la diferencia entre la preprueba y la postprueba).

El diseño controla todas las fuentes de invalidación interna por las mismas razones que se argumentaron en el diseño anterior (diseño con postprueba únicamente y grupo de control). Lo que influye en un grupo deberá influir de la misma manera en el otro, para mantener la equivalencia de los grupos.

¿QUÉ ES LA VALIDEZ EXTERNA?Un experimento debe buscar ante todo validez interna; es decir, confianza en los resultados. Lo primero es eliminar las fuentes que atentan contra dicha validez. Es muy deseable que el experimento tenga validez externa. La validez externa se refiere a qué tan generalizables son los resultados de un experimento a situaciones no experimentales y a otros sujetos o poblaciones.

Fuentes de invalidación externaFactores que pueden amenazar la validez externa, los más comunes son los siguientes:1. Efecto reactivo o de interacción de las pruebasSe presenta cuando la preprueba aumenta o disminuye la sensibilidad o la calidad de la reacción de los sujetos a la variable experimental, haciendo que los resultados obtenidos para una población con preprueba no pueden generalizarse a quienes forma parte de esa población pero sin preprueba.

2. Efecto de interacción entre los errores de selección y el tratamiento experimentalEste factor se refiere a que se elijan personas con una o varias características que hagan que le tratamiento experimental produzca un efecto, que no se daría si las personas no tuvieran esas características.

3. Efectos reactivos de los tratamientos experimentalesLa “artificialidad” de las condiciones puede hacer el contexto experimental resulte atípico respecto a la manera en que se aplica regularmente el tratamiento.

4. Interferencia de tratamientos múltiplesSi los tratamientos no son de efecto reversible; es decir, si no se pueden borrar sus efectos, las conclusiones solamente podrán hacerse extensivas a las personas que experimentaron la misma secuencia de tratamientos.

5. Imposibilidad de replicar los tratamientosCuando los tratamientos son tan complejos que no pueden replicarse en situaciones no experimentales, es difícil, es difícil generalizar a éstas.

Para lograr una mayor validez externa, es conveniente tener grupos lo más perecidos posible a la mayoría de las personas a quienes se desea generalizar y repetir el experimento varias veces con diferentes grupos (hasta donde el presupuesto y los costos de tiempo lo permitan). También, tratar de que el contexto experimental sea lo más similar posible al contexto que se pretende generalizar.

¿CUÁLES PUEDEN SER LOS CONTEXTOS DE EXPERIMENTOS?Se han distinguido dos contextos en donde puede tomar lugar un diseño experimental: laboratorio y campo, Experimento de laboratorio: “un estudio de investigación en el que la variancia” (efecto) “de todas o casi todas las variables independientes influyentes posibles no pertinentes al problema inmediato de la investigación se mantiene reducida” (reducido el efecto) “en un mínimo”. Experimento de campo: “un estudio de investigación en una situación realista en la que una o más variables independientes son manipuladas por el experimentador en condiciones tan cuidadosamente controladas como lo permite la situación”. La diferencia esencial entre ambos contextos es la “realidad” con que los experimentos se llevan a cabo, el grado en que el ambiente es natural para los sujetos.

Los experimentos de laboratorio generalmente logran un control más riguroso que los experimentos de campo, pero antes estos últimos suelen tener mayor validez externa. Ambos tipos de experimento son deseables.

Algunos han acusado a los experimentos de laboratorio de “artificialidad”, de tener poca validez externa, pero los objetivos primarios de un experimento verdadero son descubrir relaciones (efectos) en condiciones “puras” y no contaminadas, probar predicciones de teorías y refinar teorías e hipótesis.

¿QUÉ TIPO DE ESTUDIO SON LOS EXPERIMENTOS?

Debido a que analizan las relaciones entre una o varias variables independientes y una o varias dependientes y los efectos causales de las primeras sobre las segundas.

EMPAREJAMIENTO EN LUGAR DE ASIGNACIÓN AL AZAREste método es menos preciso que la asignación al azar. Sin embargo, si se lleva a cabo con rigor, se tienen grupos grandes y se posee información que indica que los grupos no son diferentes, se puede lograr un alto grado de equivalencia inicial entre grupos.

¿QUÉ OTROS EXPERIMENTOS EXISTEN?: CUASIEXPERIMENTOSLos diseños cuasiexperimentales también manipulan deliberadamente al menos una variable independiente, solamente que difieren de los experimentos “verdaderos” en el gardo de seguridad o confiabilidad que pueda tenerse sobre la equivalencia inicial de los grupos. En los diseños cuasiexperimentales los sujetos no son asignados al azar a los grupos ni emparejados, sino que dichos grupos ya estaban formados antes del experimento, son grupos intactos.

Problemas de los diseños cuasiexperimentalesLa falta de aleatorización introduce posibles problemas de validez interna y externa.

Debido a los problemas potenciales de validez interna, en estos diseños el investigador debe intentar establecer la semejanza entre los grupos, esto requiere considerar las características o variables que puedan estar relacionadas con las variables estudiadas.

Los cuasiexperiemntos difieren de los experimentos “verdaderos” en la equivalencia inicial de los grupos (los primeros trabajan con grupos intactos y los segundos utilizan un método para hacer equivalentes a los grupos). Sin embargo, esto quiere decir que sea imposible tener un caso de cuasiexperimento donde los grupos sean equiparables en las variables relevantes para el estudio.

Tipos de diseños cuasiexperimentalesCon excepción de la diferencia que acabamos de mencionar, los cuasiexperimentos son muy parecidos a los experimentos “verdaderos”. Por lo tanto, podemos decir que hay casi tantos diseños cuasiexperiemntales como experimentales “verdaderos”. Sólo que no hay asignación al azar o emparejamiento. Pero por lo demás son iguales, la interpretación es similar, las comparaciones son las mismas y los análisis estadísticos

iguales (salvo que a veces se consideran las pruebas para datos no correlacionados).

1. Diseño con postprueba únicamente y grupos intactosEste primer diseño utiliza dos grupos: uno recibe el tratamiento experimental y el otro no. Los grupos son comparados en la postprueba para analizar si el tratamiento experimental tuvo un efecto sobre la variable dependiente.

Si los grupos no son equiparables entre sí, las diferencias en las postpruebas de ambos grupos pueden ser atribuidas a la variable independiente pero también a otras razones diferentes, y lo peor es que el investigador puede no darse cuenta de ello.

Por ello es importante que los grupos sean inicialmente comparables, y que durante el experimento no ocurra algo que los haga diferentes, con excepción de la presencia-ausencia del tratamiento experimental.

Recuérdese que los grupos son intactos, no se crean, ya se habían constituido por motivos diferentes al cuasiexperimento.

2. Diseño de prepuebas-postprueba y grupos intactos (uno de ellos de control)Este diseño es similar al que incluye postprueba únicamente y grupos intactos, solamente que a los grupos se les administra una preprueba. La cual puede servir para verificar la equivalencia inicial de los grupos (si son equiparables no debe haber diferencias significativas entre las prepruebas de los grupos).

Las posibles comparaciones entre las mediciones de la variable dependiente y las interpretaciones son las mismas que en el diseño experimental de preprueba-postprueba con grupo de control solamente que en este segundo diseño cuasiexperimental, los grupos son intactos y en la interpretación de resultados debemos tomarlo en cuenta.

PASOS DE UN EXPERIMENTO O CUASIEXPERIMENTOLos principales pasos en el desarrollo de un experimento o cuasiexperimento, son:

Paso 1:

Paso 2:

Decidir cuántas variables independientes y dependientes deberán ser incluidas en el experimento o cuasiexperimento.

Elegir los niveles de manipulación de las variables independientes

Paso 3:

Paso 4:

Paso 5:

Paso 6:

Paso 7:

Paso 8:

Paso 9:

y traducirlos en tratamientos experimentales.

Desarrollar el instrumento o instrumentos para medir la(s) variable(s) dependiente(s).

Seleccionar una muestra de personas para el experimento (idealmente representativa de la población).Reclutar a los sujetos del experimento o cuasiexperimento. Esto implica tener contacto con ellos, darles las explicaciones necesarias e indicarles el lugar, día, hora y persona con quien deben presentarse. Siempre es conveniente darles el máximo de facilidades para que acudan al experimento.

Seleccionar el diseño experimental o cuasiexperimental apropiado para muestras, hipótesis, objetivos y preguntas de investigación.

Planear cómo vamos a manejar a los sujetos que participen en el experimento. Es decir, elaborar una ruta crítica de qué van a hacer los sujetos desde que llegan al lugar del experimento hasta que se retiran (paso a paso).

En el caso de experimentos “verdaderos”, dividirlos al azar o emparejarlos; y en el caso de cuasiexperimentos analizar cuidadosamente las propiedades de los grupos intactos.

Aplicar las prepruebas (cuando las haya), los tratamientos respectivos (cuando no se trate de grupos de control) y las postpruebas.

Resulta conveniente tomar nota del desarrollo del experimento. Ello nos ayudará a analizar la posible influencia de variables extrañas que generan diferencias entre los grupos y será un material invaluable para la interpretación de los resultados.

Prof. Felix. E. Diaz (Maestro Sri- Deva Fénix)Director de la T.I.A.C. (Talleres de Investigaciones Alternativas de la Ciudadela del Fénix)