Vesubio, Etna, Teide, Fuji, Popocatépetl… Muchos son los volcanes que se distribuyen a lo largo de nuestro planeta y que pueden permanecer cientos de años ‘dormidos’ hasta que un día despiertan, como ha ocurrido en Cumbre Vieja (La Palma) recientemente. Consisten en estructuras geológicas por las que emerge el magma, que a su vez se divide en lava y gases provenientes del interior de la Tierra en el momento en el que entran en erupción.
Por lo general, se forman en los límites de las placas tectónicas, aunque existen los llamados puntos calientes, donde no hay contacto entre placas. Se dividen en tres tipos según su actividad: activos, que pueden erupcionar en cualquier momento; inactivos o durmientes, aquellos que mantienen ciertos signos de actividad y han entrado en actividad esporádicamente; y los extintos, cuya última erupción fue registrada hace más de 25.000 años.
En esta presentación interactiva emprendida por el Instituto Geográfico Nacional es posible descubrir algunas de las cuestiones principales que giran en torno a los volcanes. ¿Qué es la lava? ¿Se puede predecir una erupción? o ¿Cuáles son sus peligros? son algunas de las preguntas a las que aporta respuesta este material. Además, se complementa con información sobre mapas de las áreas volcánicas de España, un sistema de vigilancia volcánica o una guía de riesgo volcánico de protección civil.
Lámpara de lava.
Si medimos un volumen igual de aceite y agua, encontraremos que el agua es más pesada que la misma cantidad de aceite. Esto se debe a que las moléculas de agua están en un estado más compacto. Una taza de agua tiene más masa que una taza de aceite. Debido a que el agua es más densa que el aceite, se hundirá hasta el fondo cuando los dos se pongan en el mismo recipiente. La densidad se ve afectada por la temperatura: cuanto más caliente esté un líquido, menos denso será.
Como hemos visto, encontramos la razón por la que el agua y el aceite no se mezclan en su diferente densidad. Las lámparas de lava están basadas en el fenómeno de la física conocido como polaridad intermolecular. De esta manera, las moléculas de agua son atraídas por otras moléculas similares de agua. Por su parte, las moléculas de aceite se comportan como si fueran imanes, viéndose atraídas solo por moléculas de aceite. Este «efecto imán» hace que las estructuras moleculares del agua y del aceite no les permita unirse entre sí.
El bicarbonato de sodio cuando se disuelve en el agua se separa en iones de sodio e iones de bicarbonato. Los iones se hidrolizan liberando CO2 que es el causante de las “burbujas” de colores. Estas burbujas son menos densas que el aceite por lo que se mueven hacia arriba creando así el efecto de la lámpara de lava.
Experimentando con la Densidad del agua y el aceite.
Material:
- Un tarro de cristal o una botella de plástico vacías. Es más aconsejable utilizar una de cristal, ya que el resultado es más estético y no presenta problemas a la hora de la iluminación.
- Aceite vegetal. ¿Has oído alguna vez la expresión de ‘como agua y aceite’? Con este objeto se entiende perfectamente las razones por las que estos dos elementos nunca se juntan: la reacción entre el agua y el aceite provoca que ambos líquidos se separen y que las burbujas de este último floten hacia arriba al contar con una densidad más baja que el agua. En este caso, se puede utilizar aceite de oliva o de girasol.
- Pastilla efervescente. Un comprimido efervescente, que será el encargado de generar ese efecto flotante en las burbujas.
- Colorante. Se puede comprar o también utilizar un subrayador fluorescente al que hay que extraer la tinta para darle un toque más luminoso a la lámpara.
- Agua.
¿Por qué?
La lámpara de lava funciona debido a dos principios científicos, la densidad y la polaridad intramolecular.
Como hemos visto, el agua y el aceite no se mezclan. El aceite flota en el agua porque es más ligero o denso que el agua.
El agua tiene mayor densidad que el aceite (pesa más un litro de agua que un litro de aceite), por lo que cae hasta el fondo de la botella. Lo mismo sucede cuando agregamos la pintura, de modo que también cae a través del aceite. Cuando las pastillas efervescentes se introducen y entran en contacto con el agua de la botella de lava, comienzan a producir gas (dióxido de carbono). Este gas es menos denso que el agua y el aceite, por lo va hacia arriba. En el trayecto hacia la superficie, pequeñas gotas de agua teñidas ascienden impulsadas por el dióxido de carbono. Cuando llega a la superficie del aceite, el gas escapa del mismo y de las gotas de agua tenidas, que son más densas que el aceite y vuelven a caer hasta el fondo. El proceso se repite una y otra vez dentro de la lámpara de lava casera.
La tableta efervescente, se hundió hasta el fondo y comenzó a disolverse creando dióxido de carbono. Este gas flota en la parte superior porque es más ligero que el agua. Las burbujas de gas transportan el agua coloreada hacia arriba. Cuando el gas sale del agua coloreada, el agua vuelve a ser pesada y se hunde. Esto sucede una y otra vez hasta que la tableta se disuelve por completo.
El agua y el aceite son inmiscibles ya que tienen propiedades muy diferentes. El agua es polar y hidrófila, mientras que el aceite tiene propiedades contrarias apolares y lipófilo. Además, tienen diferente densidad. El aceite tiene menos densidad que el agua y por eso el aceite queda por encima del agua.
La pastilla efervescente hace que en contacto con el agua produzca unas burbujas de CO2. Esto ocurre porque la pastilla está formada por una base que en contacto con el agua reacciona (una reacción ácido – base) donde se desprende dióxido de carbono (CO2) que produce las burbujas.
¿Qué aprendemos?
El agua y el aceite nunca se juntan por su diferente polaridad. La polaridad es la propiedad física que disponen aquellos agentes que se acumulan en los polos de algún cuerpo y que se polarizan.
El aceite es menos denso que el agua y por lo tanto queda por encima del agua. La densidad es la cantidad de masa que hay en un determinado volumen de una sustancia.
