Fantasmas que se inflan solos

Qué va a aprender

• Que al juntar un ácido (vinagre) con una base (bicarbonato) se forma una sustancia nueva que no estaba: un gas invisible, el dióxido de carbono.
• Que ese gas ocupa muchísimo más sitio que el polvo del que sale: 1 cucharadita de bicarbonato (unos 5 g, que caben en una tapa de bolígrafo) da más de 1 litro de gas.
• Que más bicarbonato da más gas solo mientras quede vinagre: cuando un ingrediente se acaba, la reacción para (reactivo limitante).
• A hacer un experimento justo: tres botellas iguales, el mismo vinagre y una sola cosa distinta (la cantidad de bicarbonato).
• A medir algo blando y redondo con una cinta (la «barriga» del globo) y a estimar su volumen con una tabla.

Prepara antes

• Imprime al 100 % la hoja de plantillas: embudo A y caras C en una hoja, sábanas B en cartulina, cinta D-E-F en folio. Comprueba la regla roja de 50 mm de la cabecera.
• Junta tres botellas de 500 ml del mismo modelo. Lávalas, quítales la etiqueta y déjalas escurrir boca abajo: el interior puede quedar húmedo, la boca por fuera debe estar seca para que el globo no resbale.
• Mira que el bicarbonato esté seco y suelto. Si tiene grumos, aplástalos con una cuchara en un plato.
• Prepara la mesa: bandeja, vaso medidor, embudo de cocina, cucharadita, cuchillo para enrasar, papel de cocina y unas gafas por niño. Ten la botella de vinagre a mano pero fuera de la bandeja.
• Si hay niños con alergia al látex, compra globos sin látex (de nitrilo o «latex free») o haz el experimento con una bolsa de congelación de 1 litro cerrada con cinta alrededor de la boca.

Materiales y herramientas

• Botellas de plástico de 500 ml — 3 iguales (mismo modelo)
  de agua o refresco, limpias, sin etiqueta y sin tapón; boca estándar de Ø 27–28 mm por fuera
• Globos blancos de látex — 3 + 3 de repuesto comprar
  redondos de 30 cm (12"), de los normales de fiesta
• Vinagre blanco — 200 ml por botella (600 ml para la carrera; 1 litro con los experimentos)
  de alcohol o de vino blanco, 5–6 % de acidez (lo pone la etiqueta)
• Bicarbonato sódico — 6 cucharaditas rasas (≈ 30 g) para la carrera; un bote de 100–200 g para todo
  bicarbonato de cocina (NaHCO₃), seco y sin grumos
• Rotulador permanente negro — 1
  punta media (tipo marcador de CD), para pintar las caras en el látex
• Cartulina blanca — 2 hojas A4
  160–200 g/m², para el embudo A y las tres sábanas B
• Folio — 2 hojas A4
  80 g, para las caras C y la cinta medidora D-E-F
• Cinta adhesiva transparente — ≈ 50 cm
  para cerrar el embudo, unir los tramos de la cinta y las sábanas
• Bomba de globos — 1 (opcional) comprar
  manual, de pistón

Herramientas

• Tijeras — recortar el embudo, las sábanas, las caras y la cinta
• Cucharadita de café — medir el bicarbonato (siempre rasa: enrasa con el dorso de un cuchillo)
• Vaso medidor — medir 200 ml de vinagre por botella
• Embudo de cocina — echar el vinagre en las botellas sin mojar la boca
• Gafas de protección (o de natación) — una por niño durante la carrera
• Bandeja de horno o barreño — poner encima las tres botellas por si se vuelcan
• Cuchillo de mesa sin filo — enrasar las cucharaditas
• Báscula de cocina (opcional) — pesar el bicarbonato: 5, 10 y 15 g
• Cronómetro (móvil) — medir cuánto tarda cada fantasma en inflarse

Piezas y plantillas

• A · Embudo para cargar el globo ×1 — cartulina 160–200 g
• B · Sábana del fantasma ×3 — cartulina 160–200 g (blanca)
• C · Caras de fantasma ×1 — papel
• D · Cinta medidora, tramo 0–25 cm ×1 — papel
• E · Cinta medidora, tramo 25–50 cm ×1 — papel
• F · Cinta medidora, tramo 50–75 cm ×1 — papel

Paso a paso

1. Viste las botellas

   Recorta las tres sábanas B por la línea de las ondas y la ventana. Enrolla cada una alrededor de una botella, con las ondas tocando la mesa y la ventana delante, y ciérrala con cinta solapando lo que sobre. Escribe 1, 2 y 3 en el hueco de cada sábana.

   Comprueba: Las tres botellas están de pie, con su número delante y la ventana a la altura de la parte baja.
   Truco: La ventana deja ver el vinagre burbujear. Si no quieres decorar, escribe solo el número en la botella con el rotulador.

2. Monta la cinta medidora

   Recorta los tramos D, E y F. Pega el 0 de E justo encima de la zona azul del final de D, y el 0 de F encima de la zona azul de E, con barra de pegamento o cinta. Te queda una cinta de 75 cm con los números de 0 a 75 seguidos.

   Comprueba: Después del 25 de D viene el 30 de E, y después del 50 de E viene el 55 de F, sin huecos ni saltos.

3. Forma el embudo

   Recorta el semicírculo A por el arco grande y el pequeño. Enróllalo en cono hasta que los dos bordes rectos se solapen unos 10 mm y ciérralo con cinta por fuera. La punta queda con un agujero de unos 13 mm, que entra en la boca del globo.

   Comprueba: Mirando por dentro ves luz por la punta, y la punta entra 1–2 cm en la boca de un globo sin romperlo.

4. Estira los globos adulto

   Infla cada globo con la bomba hasta que tenga unos 20 cm de ancho y déjalo desinflar; repítelo 2 veces. Un globo estirado se infla con mucha menos fuerza, y el poco empuje del gas de la botella basta para hincharlo.

   Comprueba: El globo desinflado está más blando y algo más grande que uno nuevo.
   Truco: Sin bomba, que lo infle un adulto con la boca, cada uno su globo. Con menos de 8 años, el globo lo maneja siempre un adulto.

5. Pinta las caras

   Infla un globo hasta unos 10 cm de ancho (como un pomelo) y que un adulto lo sujete pellizcando el cuello. Copia una cara de la plantilla C con el rotulador permanente, en el lado contrario al cuello, deja secar 1 minuto y desínflalo. Haz lo mismo con los otros dos.

   Comprueba: Al desinflarlo la cara se encoge pero no se borra al tocarla.
   Truco: Haz debajo de la cara 1, 2 o 3 puntos pequeños: así sabrás qué globo va en cada botella.

6. Carga el bicarbonato

   Mete la punta del embudo A en la boca del globo 1 y echa 1 cucharadita rasa de bicarbonato (unos 5 g); da golpecitos al embudo hasta que caiga todo. En el globo 2 echa 2 cucharaditas rasas (10 g) y en el globo 3, 3 cucharaditas rasas (15 g).

   Comprueba: Al apretar el globo con los dedos notas el polvo dentro; el 3 lleva claramente más que el 1.
   Truco: Si el polvo se atasca en la punta, empújalo con un palito de brocheta sin pinchar el globo. El globo y el embudo tienen que estar secos.

7. Pon el vinagre

   Ponte las gafas. Con el vaso medidor y el embudo de cocina, echa 200 ml de vinagre en cada botella: las tres con la misma cantidad. Coloca las tres botellas sobre la bandeja, separadas unos 25 cm.

   Comprueba: El vinagre llega a la misma altura en las tres botellas, unos 6 cm desde el fondo.
   Truco: Seca con papel la boca de la botella por fuera si se ha mojado: el globo agarra mejor.

8. Coloca los globos

   Estira la boca del globo 1 con los dos pulgares y pásala por la boca de la botella 1 hasta que baje 1 cm por el cuello, con el globo colgando hacia un lado para que no caiga el polvo. Haz lo mismo con los globos 2 y 3 en sus botellas.

   Comprueba: Los tres globos cuelgan doblados por un lado de la botella y todavía no ha caído nada de bicarbonato al vinagre.
   Truco: Si te cuesta, que un niño sujete la botella y otro estire el globo. Con menos de 8 años, lo hace el adulto.

9. ¡Carrera de fantasmas!

   Cada niño se pone detrás de una botella y sujeta su globo por la punta. A la cuenta de «3, 2, 1, ¡fantasmas!», levantad los tres globos a la vez y sacudidlos un poco para que caiga todo el polvo. Sujetad la botella por abajo, sin apretarla, y mirad cómo crecen.

   Comprueba: El vinagre burbujea enseguida y en 30–60 segundos los globos se ponen de pie; el 3 crece más que el 2 y el 2 más que el 1.
   Truco: Ambientación: apagad la luz principal y alumbrad las botellas desde abajo con una linterna, como un cuento de fantasmas.

10. Mide los fantasmas

    Espera 2 minutos a que paren las burbujas. Rodea cada globo con la cinta medidora por la parte más ancha, sin apretar, y lee los centímetros donde se junta con el 0. Debajo de los números de E y F tienes los litros aproximados de gas.

    Comprueba: Valores orientativos (estimación): globo 1 unos 40 cm (≈ 1 litro), globo 2 unos 52 cm (≈ 2,5 litros), globo 3 unos 60 cm (≈ 3,5 litros).
    Truco: Mide con suavidad: si aprietas, el globo se deforma y la medida sale menor.

11. Recoge y limpia

    Pellizca el cuello de cada globo, quítalo de la botella y deja salir el gas apuntando lejos de la cara. Vacía el líquido por el fregadero con agua corriente y aclara las botellas. El globo va al contenedor de resto; la botella aclarada, al amarillo.

    Comprueba: No queda líquido en las botellas ni trozos de globo por la mesa o el suelo.
    Truco: Si quieres conservar un fantasma, átale un nudo antes de soltarlo: verás que se desinfla en unas horas, mucho antes que uno inflado con aire.

¿Funciona? La prueba

Tres botellas iguales de 500 ml con 200 ml de vinagre cada una; globos estirados con 1, 2 y 3 cucharaditas rasas de bicarbonato (5, 10 y 15 g). Se levantan a la vez, se espera 2 minutos y se mide la barriga de cada globo con la cinta D-E-F por la parte más ancha.

Qué debe pasar: Estimación: los tres globos empiezan a hincharse en 2–3 segundos y se ponen de pie en menos de 1 minuto. Al final, el globo 1 mide unos 38–44 cm de barriga (≈ 1–1,4 litros de gas), el 2 unos 50–55 cm (≈ 2,3–2,8 litros) y el 3 unos 56–62 cm (≈ 3,3–4 litros). El 3 crece algo menos de lo que «tocaría» porque se queda casi sin vinagre. Si un globo no se infla, revisa la tabla de problemas.

Si algo falla

• El globo casi no se infla aunque el vinagre burbujea — Se escapa el gas por la boca: el globo está poco metido o la boca de la botella estaba mojada. Solución: Baja el globo al menos 1 cm por el cuello y rodea la unión con una vuelta de cinta adhesiva. Seca siempre la boca por fuera antes de ponerlo.
• El globo se queda arrugado y pequeño — Globo nuevo sin estirar: el látex necesita un empujón inicial que el gas de la botella apenas da. Solución: Infla y desinfla el globo 2–3 veces con la bomba antes de cargarlo (paso 4).
• El bicarbonato se queda pegado dentro del globo — El globo o el embudo estaban húmedos, o se ha formado una pasta en la punta. Solución: Sacude el globo hacia abajo y dale golpecitos con el dedo. La próxima vez, carga el polvo con todo seco y no soples dentro del globo después de estirarlo.
• El polvo cae antes de tiempo al colocar el globo — El globo se ha puesto recto en vez de colgando hacia un lado. Solución: Esa botella ya ha empezado: déjala y prepara otra igual. Al colocar el globo, dóblalo por el cuello y sujétalo colgando hasta la cuenta atrás.
• El globo salta de la botella — Boca del globo demasiado holgada o botella de cuello ancho. Solución: Usa botellas de agua de boca estándar (Ø 27–28 mm) y asegura el cuello del globo con cinta o con una goma elástica de dos vueltas.
• Los globos 2 y 3 quedan casi iguales — Vinagre de menos acidez (4–5 %) o menos de 200 ml: el vinagre se acaba antes que el bicarbonato. Solución: Mira la acidez en la etiqueta y mide los 200 ml. Si sigue igual, ¡has descubierto el reactivo limitante! Añade 50 ml más de vinagre a la botella 3 por el lado del globo (quitándolo un momento) y verás que crece más.
• Los fantasmas se desinflan al cabo de un rato — El dióxido de carbono atraviesa el látex mucho más deprisa que el aire y además se disuelve poco a poco en el líquido. Solución: Es normal: mide a los 2 minutos. Para guardarlos, átales un nudo, pero cuenta con que en unas horas estarán blandos.

Seguridad

• Gafas puestas durante la carrera y al quitar los globos: el vinagre que salpica a los ojos escuece. Si entra, aclara con agua abundante durante 10 minutos.
• Globos: con menos de 8 años, un adulto los infla, los coloca y los retira. Un globo desinflado o un trozo de globo roto puede ahogar si se mete en la boca: recoge enseguida los trozos y no dejes globos sueltos al alcance de los pequeños.
• No tapes la botella con el tapón ni con nada que no ceda mientras haya vinagre y bicarbonato dentro: el gas sube la presión y el tapón puede saltar. El globo sí sirve porque se estira.
• Alergia al látex: pregunta antes. Para esos niños, usa globos sin látex o una bolsa de congelación de 1 litro sujeta con cinta.
• Cada niño infla con la boca solo su propio globo, o mejor, usad la bomba. No se bebe ni se prueba el líquido de las botellas.
• Usa botellas de plástico, nunca de vidrio, y trabaja sobre una bandeja: el líquido derramado hace que el suelo resbale.

La ciencia detrás

Para los niños

El vinagre es un poco ácido, por eso pica en la lengua, y el bicarbonato es lo contrario de un ácido. Cuando se juntan, se convierten en cosas nuevas, y una de ellas es un gas invisible: el mismo que hace las burbujas de los refrescos. El gas necesita muchísimo sitio, más de mil veces el que ocupaba el polvo, y como la botella ya está llena, empuja hacia el único sitio que cede: el globo. Por eso el fantasma crece solo. Si pones más bicarbonato sale más gas, pero solo hasta que se acaba el vinagre.

Para el adulto

Reacción ácido-base con desprendimiento de gas: NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂. Un vinagre al 5 % lleva unos 50 g/L de ácido acético (M = 60 g/mol): ≈ 0,83 mol/L, así que 200 ml aportan ≈ 0,17 mol (≈ 0,20 mol si es del 6 %). Una cucharadita rasa de bicarbonato pesa unos 5 g (varía entre 4 y 6 g según cómo se llene; con báscula se elimina el error): 5 g / 84 g/mol ≈ 0,06 mol. Cada mol de bicarbonato que reacciona libera 1 mol de CO₂, que a 20 °C y presión ambiente ocupa ≈ 24 L. Estimaciones para la carrera: globo 1 (5 g, 0,06 mol, limita el bicarbonato) ≈ 1,4 L; globo 2 (10 g, 0,12 mol, aún limita el bicarbonato) ≈ 2,9 L; globo 3 (15 g, 0,18 mol) con vinagre al 5 % limita el ácido (0,17 mol) ≈ 4,0 L, y al 6 % ≈ 4,3 L. Hay que restar el CO₂ que queda disuelto en los 200 ml de líquido (solubilidad ≈ 1,7 g/L a 20 °C: ≈ 0,3 g, unos 0,2 L) y el poco que comprime la presión del látex (3–5 kPa en un globo estirado, un 3–5 %), así que se esperan ≈ 1,2, 2,7 y 3,8 L. El aire de la botella no cuenta: la cámara de 300 ml sigue ocupada, y el volumen del globo es prácticamente el del CO₂ añadido. Para medirlo sin agua ni probetas se usa la circunferencia del ecuador del globo: si fuera una esfera, V = C³ / (6π²); 40 cm → 1,1 L, 52 cm → 2,4 L, 60 cm → 3,6 L. El globo sobre la botella es más alargado que una esfera, así que la cinta da un volumen algo menor que el real: es una cota inferior aproximada. El exceso de vinagre en las botellas 1 y 2 se comprueba porque no queda polvo; en la 3, con vinagre al 5 %, sí puede quedar un poco de bicarbonato sin reaccionar en el fondo (reactivo en exceso). Estirar antes el globo importa: un globo de látex nuevo presenta un pico de presión al empezar a inflarse que el gas de la reacción vence con dificultad. La reacción es ligeramente endotérmica (la botella se enfría 1–2 °C) y los productos, acetato de sodio y agua con algo de ácido acético sobrante, se vierten al desagüe con agua sin problema. El CO₂ es más denso que el aire (1,8 frente a 1,2 g/L), por eso un globo inflado así cae al soltarlo, y además difunde a través del látex mucho más rápido que el aire, de ahí que se desinfle en horas.

• ácido: sustancia de sabor agrio, como el vinagre o el limón, que reacciona con las bases
• base: lo contrario de un ácido; el bicarbonato es una base suave
• dióxido de carbono (CO₂): gas invisible que se forma en la reacción; es el de las burbujas de los refrescos
• reactivo limitante: el ingrediente que se acaba primero y hace que la reacción pare
• circunferencia: lo que mide la vuelta alrededor de algo redondo, como la barriga del globo

Por edades

• 5–7 años: El adulto estira, coloca y retira los globos y pinta las caras con el niño (el niño elige la cara y hace los puntos). El niño mide las cucharaditas, echa el vinagre con el embudo y levanta su globo en la cuenta atrás. Céntrate en «se mezclan y sale un gas que infla el globo» y en ordenar los fantasmas de pequeño a grande.
• 8–10 años: Lo hacen todo ellos con gafas, salvo inflar con la boca. Que apunten su predicción antes de la carrera, rellenen la tabla de registro y comparen con lo que pasó. Añade el experimento del fantasma de agua para hablar de la prueba de control.
• 11–12 años: Que pesen el bicarbonato con la báscula, escriban la reacción y calculen los moles de bicarbonato y de ácido acético de cada botella para predecir el volumen de gas y cuál es el reactivo limitante. Luego que comparen su predicción con la cinta y expliquen por qué la medida sale algo menor (gas disuelto, globo no esférico).

En grupo o en clase

Equipos de 3 niños, una carrera de tres botellas por equipo (en una clase de 24, ocho equipos). Antes de la sesión: imprime un embudo, una cinta medidora y tres sábanas por equipo, estira todos los globos (con bomba) y prepara una botella de 1 litro de vinagre y 30 g de bicarbonato por equipo, en un vaso. Sesión de 50 minutos: 15 min de recortar y montar cinta, embudo y sábanas; 10 min de pintar las caras; 10 min de cargar y colocar; carrera simultánea de toda la clase con cuenta atrás común; 10 min de medir y apuntar en una tabla en la pizarra; 5 min de recoger. Una mesa de vertido con bandeja, embudo de cocina y vaso medidor que atiende el adulto, y una bolsa de basura para globos rotos.

Retos

• Fantasma gigante: consigue el globo más grande posible con una botella de 500 ml (pista: hace falta más vinagre y más bicarbonato en la proporción justa; calcula cuánto antes de probar).
• Fantasma exacto: consigue un globo de 50 cm de barriga, ni más ni menos, eligiendo tú la cantidad de bicarbonato.
• Escena de casa encantada: haz con una caja de zapatos una casa con ventanas recortadas y esconde detrás las tres botellas, de modo que los fantasmas «se asomen» por el tejado al inflarse.
• Familia de monstruos de Halloween: globo naranja con cara de calabaza, globo negro con alas de cartulina pegadas al cuello (murciélago) y uno blanco; ¿cuál se infla antes?
• Fantasma a cámara lenta: graba la carrera con el móvil y cuenta los fotogramas hasta que cada globo se pone de pie para cronometrarlo al décimo de segundo.

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