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Química en la cocinagratis

Colores ocultos en la tinta

Una tira de filtro de café con un punto de rotulador negro, colgada con la punta en un dedo de agua, se convierte en 15–20 minutos en una franja de azules, violetas, rosas y amarillos: la cromatografía separa las tintas que forman el negro.

Dificultad★☆☆☆☆
Edad7–12 años (5–6 con el adulto colgando las tiras)
Tiempo30–40 min (10 min de montaje + 15–20 min de espera + 10 min de secado)
Ayuda adultaBaja: ajustar la altura de las tiras y manejar el alcohol en el experimento opcional.
Tamaño finalTiras de 30 × 120 mm en vasos de unos 10,5 cm de alto con 10 mm de agua
Colores ocultos en la tinta

Qué va a aprender

  • Que muchos colores (sobre todo el negro y el marrón de los rotuladores) son mezclas de varias tintas.
  • Que el agua sube sola por el papel por capilaridad, a través de los huecos entre las fibras.
  • Que cada tinta avanza a una velocidad distinta según cuánto se disuelve en el agua y cuánto se pega al papel, y así se separan.
  • A medir la distancia recorrida por cada color y compararla con la del agua (Rf).

Prepara antes

  • Imprime la plantilla A en papel normal y recórtala: servirá de molde para cortar las tiras en el filtro.
  • Abre los filtros de café por las costuras para tener hojas planas.
  • Comprueba que los rotuladores son de tinta al agua: pinta una raya en un papel, moja con un dedo; si se corre, sirve.
  • Marca en cada vaso, por fuera, una raya a 10 mm del fondo interior (nivel del agua).

Materiales y herramientas

  • Filtros de café — 3–4 filtros (salen 2 tiras por cara)
    de papel blanco, tamaño 1×4 o similar; las caras deben medir ≥ 12 cm
  • Rotuladores al agua — 3 negros de marcas distintas + marrón, verde y morado
    escolares, de tinta lavable al agua (no permanentes)
  • Vasos transparentes — 3–6
    de unos 10,5 cm de alto y ≥ 6 cm de boca (tarro de mermelada, vaso de agua); si es más bajo, enrolla más la tira en el lápiz; si es más alto, cuelga la tira de una pinza
  • Agua del grifo — ≈ 20–30 ml por vaso
    hasta 10 mm de altura
  • Lápices o palitos de brocheta — 1 por vaso
    más largos que la boca del vaso
  • Cinta adhesiva o pinzas de tender — 1 por tira
    para sujetar la pestaña al lápiz
  • Alcohol de farmacia 70–96 % — 20 ml (opcional)
    solo para el experimento con rotulador permanente

Herramientas

  • Tijeras — cortar las tiras
  • Regla — medir tiras, nivel del agua y distancias de los colores
  • Lápiz de grafito — marcar la línea de salida y escribir el nombre del rotulador
  • Cronómetro — controlar los 15–20 min

Piezas y plantillas

  • A · Tira de cromatografía (molde) ×6 — filtro de café o papel absorbente

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Paso a paso

  1. Corta las tiras

    Pon la plantilla A sobre el filtro de café abierto, sujétala con dos dedos y corta alrededor. Haz 6 tiras de 30 × 120 mm.

    A30 mm120 mm
    1 Pon la plantilla A sobre el filtro abierto
    A
    2 Sujétala con dos dedos y corta alrededor
    30120 mm
    3 Haz 6 tiras de 30 × 120 mm, sin arrugas
    Comprueba: Cada tira mide 30 × 120 mm y no tiene arrugas.
  2. Marca la línea de salida

    Con lápiz de grafito, dibuja una raya fina a 20 mm del extremo inferior de cada tira. Escribe arriba, también a lápiz, el nombre del rotulador que vas a probar.

    20 mm
    1 Con lápiz y regla, raya a 20 mm del extremo inferior
    negro 1nombrebolígrafo
    2 Escribe a lápiz el nombre del rotulador, nunca a boli
    Truco: Nunca con bolígrafo ni rotulador: su tinta también se movería.
  3. Haz el punto de tinta

    Sobre la línea, en el centro, haz un punto de 3–4 mm con el rotulador. Déjalo secar 30 segundos y repásalo 2 veces más para que tenga mucha tinta sin hacerse más grande.

    negro 1Ø 3–4 mm
    1 Haz un punto de 3–4 mm en el centro de la línea
    negro 130 s× 2
    2 Espera 30 s y repásalo 2 veces más en el mismo sitio
    4 mm
    3 Punto pequeño y oscuro, no una mancha grande
    Comprueba: Punto oscuro, redondo y de no más de 4 mm.
  4. Dobla la pestaña

    Dobla los 20 mm de arriba de la tira sobre el lápiz y sujétalos con cinta adhesiva o una pinza de tender.

    negro 120 mm
    1 Pon el lápiz justo debajo de la raya de 20 mm
    lápiztira
    2 Dobla la pestaña por detrás del lápiz
    negro 1cinta
    3 Sujeta la pestaña al lápiz con cinta o una pinza
  5. Ajusta la altura en seco

    Con el vaso todavía vacío, apoya el lápiz en el borde: la punta de la tira debe quedar a 5 mm del fondo (por debajo de la marca de 10 mm). Si sobra, desliza la tira enrollándola más en el lápiz.

    10 mm
    1 Con el vaso vacío, apoya el lápiz en el borde
    5vista delado
    2 Si sobra tira, gira el lápiz para enrollarla
    510 mm
    3 La punta queda a 5 mm del fondo, recta y sin tocar
    Comprueba: La tira cuelga recta, sin tocar las paredes del vaso.
  6. Echa el agua

    Retira el lápiz con la tira. Echa agua en el vaso hasta la marca de 10 mm (un dedo bajo). Como la punta queda a 5 mm del fondo, el punto (20 mm más arriba) quedará 15 mm por encima del agua.

    1 Retira el lápiz con la tira
    10 mm
    2 Echa agua hasta la marca de 10 mm
  7. Cuelga la tira

    Vuelve a poner el lápiz sobre el vaso, despacio y sin salpicar. La punta de la tira entra 5 mm en el agua y el punto de tinta queda fuera del agua.

    despacio
    1 Vuelve a poner el lápiz despacio, sin salpicar
    15 mm5punto
    2 La punta entra 5 mm; el punto queda 15 mm sobre el agua
    punto mojado
    3 Así no: si el punto se moja, la tinta se va al agua
    Comprueba: El punto NO toca el agua. Si la toca, saca la tira y empieza otra.
  8. Espera y observa

    No muevas el vaso. El agua sube por el papel: en 10 minutos recorre unos 6 cm y después avanza cada vez más despacio. Al pasar por el punto, arrastra las tintas y se separan en franjas de colores.

    10 minfrente
    1 No muevas el vaso: el agua sube sola por el papel
    franjas
    2 Al pasar por el punto, el agua separa las tintas
    negro 1negro 2marrón
    3 Pon varias tiras a la vez, una por vaso
    Truco: Pon varias tiras a la vez, una por vaso, con distintos rotuladores.
  9. Saca la tira a tiempo

    Cuando el frente del agua (la línea mojada) llegue a la marca STOP, a 1 cm del lápiz y unos 8,5 cm por encima del agua (15–20 min; si a los 25 min no ha llegado, sácala igualmente), saca la tira y marca a lápiz hasta dónde llegó el agua.

    1 cmSTOP15–20 min
    1 Cuando el agua llegue a la marca STOP, a 1 cm del lápiz
    frente
    2 Sácala y marca a lápiz hasta dónde llegó el agua
  10. Seca y mide

    Deja secar la tira 10 minutos colgada o sobre papel de cocina. Mide en milímetros desde la línea de salida hasta el centro de cada franja de color y hasta el frente del agua.

    10 min
    1 Déjala secar 10 min sobre papel de cocina
    45 mm70 mmRf =45 ÷ 70≈ 0,64
    2 Mide desde la salida hasta cada color y hasta el frente
    Comprueba: Al menos un rotulador negro se ha separado en 2 o más colores.

¿Funciona? La prueba

Tira de filtro de café con un punto de rotulador negro al agua, punta sumergida 5 mm en 10 mm de agua, durante 15–20 minutos.

Qué debe pasar: El agua sube unos 8,5 cm, hasta la marca STOP (7 cm por encima de la línea de salida). El punto negro se separa en 2–4 franjas: suele aparecer un azul o violeta cerca de la salida y rosas, amarillos o turquesas más arriba (depende de la marca). Un rotulador de un solo colorante (por ejemplo, amarillo) sube como una sola mancha.

Si algo falla

  • La tinta se va al agua y el vaso se tiñe — El punto estaba por debajo del nivel del agua. Solución: Pon menos agua (10 mm) o sube la tira: el punto debe quedar al menos 10 mm por encima del agua.
  • El punto no se mueve — Rotulador permanente (tinta que no se disuelve en agua). Solución: Usa rotuladores lavables, o prueba la misma tira con alcohol en lugar de agua (experimento 3).
  • El agua no sube o sube torcida — La tira no toca el agua, o toca las paredes del vaso. Solución: Ajusta la altura para que entre 5 mm y que cuelgue recta en el centro del vaso.
  • Los colores salen borrosos y mezclados — Punto demasiado grande o papel de cocina de doble capa. Solución: Haz un punto pequeño (3–4 mm) repasado varias veces y usa filtro de café.
  • Todos los colores se juntan arriba del todo — Se dejó la tira demasiado tiempo y el agua llegó al lápiz. Solución: Saca la tira cuando el frente esté a 1 cm del lápiz.
  • El negro sale de un solo color — Ese rotulador usa una sola tinta negra. Solución: No es un fallo: prueba otras marcas; es un buen resultado para comparar.

Seguridad

  • El alcohol es inflamable: solo con un adulto, en un vaso pequeño, lejos de fuegos y con la ventana abierta. No se bebe.
  • Las tintas manchan la ropa: delantal o ropa vieja.
  • El agua con tinta puede tirarse por el fregadero.
  • Vasos de cristal sobre la mesa, no en el borde; mejor vasos de plástico con los pequeños.

La ciencia detrás

Para los niños

El papel está hecho de hilitos diminutos con huequecitos entre ellos. El agua se cuela por esos huequecitos y sube sola, como cuando mojas la punta de una servilleta. Cuando el agua llega al punto negro, se lleva las tintas de paseo. Pero cada tinta es distinta: unas se dejan llevar muy bien por el agua y llegan lejos, y otras se agarran al papel y se quedan atrás. Así descubrimos que el negro era en realidad una mezcla de azul, rosa, amarillo...

Para el adulto

Esto es cromatografía en papel. La fase estacionaria es la celulosa del papel (con agua retenida entre sus fibras) y la fase móvil es el agua que asciende por capilaridad: la tensión superficial tira del agua hacia los poros, que actúan como tubos de pocas decenas de micras (el avance se frena con el tiempo, aproximadamente como la raíz cuadrada del tiempo). Al pasar por la mancha, el agua disuelve los colorantes de la tinta. Cada colorante se reparte continuamente entre el agua en movimiento y la superficie de la celulosa: los muy solubles en agua y poco afines al papel avanzan casi con el frente; los que se adsorben más (por enlaces de hidrógeno o por su carga) se retrasan. El cociente Rf = distancia del colorante ÷ distancia del frente es característico de cada colorante en un sistema dado (papel, disolvente, temperatura), y no depende del «peso» de la molécula. Las tintas negras de rotulador al agua suelen ser mezclas de colorantes azules, violetas, rojos y amarillos. Los rotuladores permanentes usan colorantes poco solubles en agua y necesitan un disolvente menos polar como el alcohol. La técnica se usa en laboratorios para identificar sustancias (colorantes alimentarios, tintas en peritajes forenses, pigmentos vegetales).

  • cromatografía: técnica para separar las sustancias de una mezcla haciéndolas viajar por un papel u otro material.
  • capilaridad: subida de un líquido por huecos muy finos, como el agua por el papel.
  • mezcla: varias sustancias juntas que se pueden volver a separar.
  • disolver: hacer que una sustancia se reparta dentro de un líquido hasta no verse en trozos.
  • frente: la línea hasta donde ha llegado el agua en el papel.

Por edades

  • 5–7 años: El adulto corta las tiras y ajusta la altura; el niño hace el punto, echa el agua hasta la marca y cuenta los colores que aparecen. Mensaje: «el negro es una mezcla».
  • 8–10 años: Hacen todo el montaje con la plantilla y comparan 3 rotuladores negros. Miden con regla hasta dónde llega cada color.
  • 11–12 años: Calculan el Rf de cada franja, montan el caso de «la nota misteriosa» y comparan agua con alcohol (con un adulto).

En grupo o en clase

Parejas, 3 vasos de plástico y 6 tiras por pareja (36 vasos para 24 niños o vasos compartidos con 2 tiras cada uno colgadas de dos lápices). Recoged rotuladores de la clase y asignad marcas distintas a cada pareja. Preparad las tiras cortadas antes. 40 min: 10 de montaje, 20 de espera (aprovechad para explicar la capilaridad mojando una servilleta) y 10 de medir y pegar las tiras en un mural común.

Retos

  • Inventa una tinta secreta mezclando dos rotuladores y reta a un compañero a descubrir cuáles son con una tira.
  • Consigue separar los colores de un caramelo recubierto de color (una gota de agua sobre el caramelo, y esa gota como punto).
  • Haz una cromatografía circular: punto en el centro de un filtro entero y agua que entra por una mecha de papel enrollado. ¿Qué dibujo sale?
  • Encuentra un rotulador negro que NO se separe y otro que dé al menos 4 colores.

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