Laboratorio 1: "Conductividad eléctrica"

Laboratorio 1
CONDUCTIVIDAD ELÉCTRICA
Unidad: El agua
Curso: 1º Medio

Introducción:
Desde la antigüedad, los fenómenos eléctricos han maravillado, sorprendido y preocupado a la humanidad. Muchas veces, los fenómenos eléctricos se atribuían a la ira de los dioses, como por ejemplo, en la antigua Grecia se creía que los rayos eran la manifestación furibunda de Zeus. Con el avance del tiempo y el progreso tecnológico, se hizo fundamental el estudio y control de la electricidad. Con esto se consiguió crear artefactos que nos facilitan la vida.

Muchos materiales tienen la capacidad de conducir la electricidad, debido a que están compuestos por iones (partículas cargadas eléctricamente), cuyas cargas pueden ser positivas o negativas, como es el caso de los metales, sales disueltas en agua, compuestos ácidos y básicos, entre otros. Así también, existen materiales que no tienen esta capacidad, ya que están conformados por partículas con carga eléctrica neutra, o sin carga, como es el caso de algunos plásticos, el vidrio, la madera, el agua destilada (agua en su máximo estado de pureza), entre otros. También existen los materiales semiconductores, como es el caso del silicio, con el cual se fabrican los chips de los computadores, y el aire.

Objetivo:
Mediante este laboratorio, que se realizará en dos clases, se determinará, en grupos de 4 ó 5 alumnos, la causa de la conductividad eléctrica en el agua, variando la concentración salina, y se demostrará el proceso de conductividad en otros materiales. Además, se darán las instrucciones para la confección de un conductímetro con el que podrán realizar observaciones en el hogar.

Materiales:

Para la confección del conductímetro (Primera clase):

• Una ampolleta de 60 W
• 3 metros de cable conductor
• Una clavija o enchufe
• Un soquete plástico o de loza
• Una base de madera de 10 x 10 x 2 centímetros
• Alicate
• Cuchillo cartonero (usar con precaución)
• 2 tornillos
• Un destornillador
  

Para la realización de la experiencia (Segunda clase):

• Una fuente de vidrio o plástica, de aproximadamente 2 litros de capacidad
• Agua destilada
• Agua corriente
• Cloruro de sodio (sal común, fina)
• Azúcar
• Un paño de cocina
• Aceite para cocinar, jugo de limón, vinagre, una llave, un trozo de madera, trozos de papel, trozos de plástico, hojas de árboles, vidrio. Materiales a discreción del grupo.

Procedimientos:
Construcción del conductímetro (Primera clase):
Antes de empezar, se requiere que este trabajo se realice con mucha precaución debido al uso de objetos afilados.

Para empezar, se corta el trozo de cable a la mitad, obteniendo dos cables de 1 metro y medio de largo. Luego, con el alicate se pelan las puntas, dejando descubierto el alambre conductor.

Cada trozo de cable se conecta al soquete en sus contactos. En un soquete de loza, los contactos se encuentran por debajo. En uno de plástico se ubican dentro, por lo que hay que desmontar la parte superior tal como si se estuviera abriendo una botella con tapa rosca, para conectar los cables en los contactos.

Una vez conectados los cables, se procederá a conectarlos a la clavija o enchufe. Para hacer esto, se requiere abrir el enchufe y conectar las puntas a los contactos correspondientes. Una vez hecho esto, se enrosca la ampolleta en el soquete y luego se enchufa la clavija al tomacorriente. Si todo quedó bien conectado, la ampolleta debe alumbrar. En caso contrario debemos revisar las conexiones.

¡Aun no está listo el conductímetro! Con el conductímetro desenchufado, se cortará uno de los cables a la mitad y se pelarán las puntas con el alicate. Asegúrense de no tocar la punta de los cables con el conductímetro enchufado.

Una vez que estén seguros que realizaron todo correctamente, atornillen el soquete a la base de madera. A fin de cuentas, el conductímetro debe tener la siguiente apariencia:

Si quieren comprobar que realmente funciona y que conectaron todo correctamente, enchufen el conductímetro y junten las puntas peladas de los cables, tomándolos por el aislante.

Realización de la experiencia (Segunda clase):
Una vez terminado y probado el conductímetro, viene el proceso de comprobar la conductividad eléctrica de algunos materiales.

Como se habrán dado cuenta, si el material es conductor, la ampolleta encenderá. Si no lo es, no encenderá.

Antes de comenzar, cada grupo deberá confeccionar una tabla con 3 columnas, donde escribirán el material a probar, su conductividad y una breve hipótesis argumentando las razones por las cuales el material es conductor o no. Para denotar la conductividad en la segunda columna, pueden utilizar símbolos.

Por cada medición que se realice, procuren que los cables sumergidos no se toquen, ya que el circuito se cerrará y la ampolleta se encenderá.

Sujeten los cables desde el aislante y no toquen el líquido, para evitar electrocutaciones.

Para empezar, comprobaremos si el vidrio es o no un conductor eléctrico. Para esto pueden usar la fuente de vidrio vacía. Hagan contacto con los terminales de los cables sobre la superficie de la fuente. Observen, anoten y comenten lo que ocurre, así como con todas las experiencias venideras en este laboratorio.

Como segunda experiencia, viertan agua destilada en la fuente y prueben si conduce la electricidad.

Luego, como tercera experiencia, viertan azúcar en el agua destilada y realicen la medición. Aumenten gradualmente la cantidad de azúcar.

Ahora, vaciarán la fuente, la enjuagarán con agua destilada, la secarán, y vaciarán en ella agua destilada y le agregarán una pizca de sal. Vayan aumentando la cantidad de sal progresivamente. Comprueben la conductividad en cada adición de sal.

Nuevamente, vaciarán y enjuagarán la fuente con agua destilada, la secarán, y la llenarán con agua corriente (de la llave).

A continuación, realicen la medición para el jugo de limón y/o el vinagre.

Ahora, comprobarán libremente unos 10 ó 15 materiales distintos, a libre albedrío, y realizarán las observaciones pertinentes. No olviden tener sumo cuidado con el manejo del conductímetro.

En caso de existir dudas, consúltenlas con el profesor, quien gustosamente les atenderá. (“No hay peor pregunta que la que no se hizo”).

Cuestionario:

1. Expliquen por qué el agua destilada no conduce la electricidad.
2. ¿De qué manera la sal disuelta en el agua destilada permitió que la ampolleta se encendiera? Explique utilizando el concepto de disociación.
3. En base a lo observado, ¿será conductor de electricidad el agua mineral?
4. ¿Qué ocurrió con el jugo de limón y/o con el vinagre? (Consultar libros para desarrollar una explicación sencilla)
5. Supongan que durante una conversación sobre formas de calentar agua para la ducha, se plantea la siguiente afirmación: “Yo nunca me ducharía con agua caliente en invierno mientras tengo la radio encendida en el baño para escuchar música, ya que el vapor de agua se condensaría y podría electrocutarme”. ¿Qué le responderían a esta persona?