Lámpara de burbujas de aceite

Qué va a aprender

• Que dos líquidos inmiscibles (agua y aceite) se separan en capas y el menos denso queda arriba.
• Que una reacción química (ácido + bicarbonato) puede producir un gas: el dióxido de carbono.
• Que un objeto sube o baja según su densidad media: una gota de agua con burbujas pegadas pesa menos que el aceite y flota.
• A observar y cronometrar un fenómeno y a cambiar una sola variable cada vez.

Prepara antes

• Lava y seca la botella y quítale la etiqueta (agua caliente y jabón).
• Imprime las piezas A, B y C sobre la cartulina o pega la plantilla impresa encima.
• Comprueba que la vela LED enciende.
• Parte las pastillas en 4 trozos y guárdalas en un tarro seco cerrado: con la humedad empiezan a reaccionar.
• Ten preparado un bote vacío con tapa para recoger el aceite al terminar.

Materiales y herramientas

• Botella de plástico transparente — 1 (2 si haces también la versión sin pastilla)
  500 ml, lisa (sin relieves), Ø ≈ 65 mm, sin etiqueta
• Agua del grifo — 125 ml
  a temperatura ambiente
• Aceite de girasol — 300 ml (+ 250 ml para la versión sin pastilla)
  claro y transparente (el de oliva es verde y más oscuro)
• Colorante alimentario líquido — 8–10 gotas
  de base agua, azul, verde o rojo
• Pastillas efervescentes de vitamina C — 1–2 pastillas comprar
  ≈ 4 g cada una; se parten en 4 trozos
• Bicarbonato sódico y vinagre (versión sin pastilla) — 5 g (1 cucharadita) de bicarbonato + 30 ml de vinagre
  opcional, solo para el paso 11; vinagre blanco de cocina
• Cartulina — 1 hoja A4
  200 g/m², negra o de color oscuro
• Vela LED — 1
  de las de pila de botón, Ø ≈ 38 mm × 35 mm de alto, luz blanca o cálida
• Embudo — 1
  para no derramar el aceite
• Cinta adhesiva — ≈ 30 cm
  para cerrar el pedestal y pegar la escala
• Bandeja o paño de cocina — 1
  para trabajar encima: el aceite mancha

Herramientas

• Jarra medidora — medir 125 ml de agua y 300 ml de aceite
• Tijeras — recortar el pedestal, el anillo y la escala
• Cronómetro (móvil) — medir cuánto dura cada ronda de burbujas
• Cuchara de postre — añadir el vinagre en la versión sin pastilla

Piezas y plantillas

• A · Pared del pedestal ×1 — cartulina 200 g
• B · Anillo de apoyo de la botella ×1 — cartulina 200 g
• C · Escala de alturas ×1 — papel

Paso a paso

1. Monta el pedestal

   Recorta la pieza A con su ventana de 50 × 30 mm. Enróllala y pega el extremo sobre la solapa de 10 mm con cinta por dentro y por fuera: queda un tubo de Ø 73 mm y 60 mm de alto.

2. Pon el anillo

   Recorta el anillo B (Ø 80 mm con hueco de 44 mm) y pégalo encima del tubo con 4 trozos de cinta. Enciende la vela LED, ponla en la mesa y baja el pedestal encima (no tiene fondo), con la vela en el centro: por la ventana de 30 mm no cabe, porque mide 35 mm de alto.

   Comprueba: Mira desde arriba: se ve la luz por el hueco del anillo.

3. Pega la escala

   Recorta la escala C y pégala con cinta en vertical sobre la botella vacía, en la cara de atrás, con el 0 a ras del fondo.

4. Echa el agua

   Con la jarra medidora, mide 125 ml de agua y viértela en la botella. Debe llegar más o menos a la marca de 4 cm de la escala (un cuarto de la botella).

5. Colorea el agua

   Añade 8–10 gotas de colorante directamente al agua y agita suavemente la botella hasta que el color sea uniforme. Así el color será más intenso que si lo echas sobre el aceite.

   Truco: También puedes echar las gotas sobre el aceite para ver cómo lo atraviesan, pero tardan varios minutos en llegar al agua y algunas se quedan atascadas en la línea de separación.

6. Añade el aceite adulto

   Pon el embudo y vierte despacio 300 ml de aceite de girasol: el nivel llega a unos 13 cm de la escala, justo por debajo del hombro, y quedan con aire el hombro y el cuello (unos 7 cm). Espera 2–3 minutos sin mover la botella hasta que el aceite quede arriba, transparente, y el agua abajo.

   Comprueba: Se ven dos capas con una línea de separación nítida a ≈ 4 cm del fondo.

7. Coloca la botella en el pedestal

   Pon la botella de pie sobre el anillo B, centrada, con la escala hacia atrás. Apaga la luz de la habitación o baja las persianas.

8. Echa el primer trozo de pastilla

   Deja caer un cuarto de pastilla efervescente (≈ 1 g) por el cuello. Cae a través del aceite hasta el agua y empieza a burbujear al tocarla. Pon el cronómetro en marcha.

   Comprueba: En 2–3 segundos empiezan a subir gotas de color con burbujas pegadas.

9. Observa el ciclo

   Mira cómo cada gota sube hasta arriba, suelta su burbuja de gas y vuelve a caer. Cuando ya no suba ninguna gota (1–2 minutos), para el cronómetro y anota el tiempo.

10. Repite las rondas

    Espera 1 minuto a que las gotas se vuelvan a juntar con el agua y echa otro cuarto de pastilla. Puedes hacer 6–10 rondas con la misma botella; el agua se va volviendo turbia poco a poco.

11. Versión sin pastilla

    En una botella nueva, echa 125 ml de agua coloreada y 1 cucharadita (5 g) de bicarbonato, y después solo 250 ml de aceite: llega a 3/4 de la botella, unos 11 cm en la escala. Añade vinagre de cucharada en cucharada (hasta 30 ml): cada cucharada atraviesa el aceite y hace espuma al llegar al agua.

    Truco: Hace mucha más espuma que la pastilla: por eso aquí se pone menos aceite (hasta 3/4, ≈ 11 cm). Con los 300 ml de la versión con pastilla, la espuma se saldría por el cuello.

12. Recoge y recicla adulto

    Espera a que pare del todo: no tapes la botella mientras salga alguna burbuja, porque el gas acumulado puede hacer saltar el tapón. Después, tapa la botella y guárdala para otro día, o vierte el aceite de arriba en un bote con tapa para el punto limpio o el contenedor de aceite usado. El agua coloreada puede ir al fregadero.

¿Funciona? La prueba

Echa un cuarto de pastilla en la botella a oscuras, con la vela LED encendida, y cronometra desde que toca el agua hasta que deja de subir ninguna gota.

Qué debe pasar: Durante 60–120 s suben gotas de color de 5–15 mm que tardan 2–5 s en llegar arriba y bajan en 3–8 s. Con media pastilla, el burbujeo es más intenso pero dura algo menos de lo doble. Con bicarbonato y vinagre, la espuma dura solo 15–30 s por cucharada.

Si algo falla

• El colorante tiñe el aceite — Colorante a base de aceite o en gel. Solución: Usa colorante líquido de repostería (base agua) o tinta lavable disuelta en agua.
• Las gotas no suben — Pastilla húmeda y ya gastada, o poca agua. Solución: Usa una pastilla seca recién sacada del tubo. Comprueba que hay al menos 3 cm de agua.
• Todo se vuelve turbio — Se agitó la botella o se emulsionaron agua y aceite. Solución: Deja reposar 10 minutos sin moverla: las capas se vuelven a separar.
• Los colores apenas se ven — Poca luz o colorante escaso. Solución: Oscurece la habitación, enciende la vela LED debajo y añade 4–5 gotas más de colorante al agua.
• La espuma se desborda — Botella demasiado llena o demasiada reacción (bicarbonato y vinagre). Solución: No llenes por encima del hombro de la botella (con bicarbonato, solo hasta 3/4) y echa trozos más pequeños o el vinagre de cucharada en cucharada.
• El tapón salta o la botella se hincha — Se cerró mientras seguía produciendo gas. Solución: No cierres nunca la botella hasta que no salga ni una burbuja.

Seguridad

• No cierres la botella mientras burbujea: el CO₂ acumulado puede hacer saltar el tapón.
• Las pastillas efervescentes no son golosinas: guárdalas fuera del alcance de los niños. Las antiácidas (tipo «Alka-Seltzer») contienen ácido acetilsalicílico; mejor usa vitamina C.
• No bebas la mezcla aunque los ingredientes sean de cocina.
• El aceite derramado hace que el suelo resbale: trabaja sobre una bandeja y limpia con papel y jabón.
• El aceite usado no va por el fregadero: guárdalo en un bote y llévalo al punto limpio o al contenedor de aceite.
• Si usas un tarro de cristal, que lo manipule un adulto.

La ciencia detrás

Para los niños

El agua y el aceite no se quieren mezclar: el aceite es más ligero y se queda arriba, como un tapón. Cuando echas la pastilla, se pone a hacer burbujas de gas dentro del agua. Las burbujas se pegan a gotitas de agua de color y las levantan, como globos que suben a un niño. Arriba, la burbuja explota, el gas se escapa y la gota, que ya no tiene globo, vuelve a caer. ¡Por eso suben y bajan una y otra vez!

Para el adulto

El aceite de girasol (densidad ≈ 0,92 g/cm³) y el agua (≈ 1,00 g/cm³) son inmiscibles: el agua es polar y el aceite apolar, y las fuerzas entre moléculas iguales son mayores que entre moléculas distintas, así que se separan en dos fases, con la menos densa encima. El colorante alimentario es hidrosoluble y solo tiñe la fase acuosa. La pastilla efervescente contiene ácido cítrico y bicarbonato sódico secos; al disolverse reaccionan: C₆H₈O₇ + 3 NaHCO₃ → Na₃C₆H₅O₇ + 3 H₂O + 3 CO₂. El CO₂ forma burbujas que arrastran gotas de agua coloreada; el conjunto gota + burbuja tiene una densidad media menor que el aceite y asciende (principio de Arquímedes). En la superficie la burbuja se rompe, el gas escapa al aire y la gota, ahora más densa que el aceite, vuelve a hundirse. La alta viscosidad del aceite (≈ 50 veces la del agua) hace que suban y bajen despacio y que las gotas sean redondas. Con bicarbonato y vinagre la reacción es la misma familia (NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂), pero más rápida porque el ácido ya está disuelto.

• densidad: cuánta masa hay en un volumen; lo menos denso flota sobre lo más denso.
• inmiscible: que no se mezcla: el agua y el aceite.
• reacción química: cuando unas sustancias se transforman en otras nuevas, como el gas de la pastilla.
• dióxido de carbono: el gas de las burbujas: el mismo de los refrescos.
• viscosidad: lo «espeso» que es un líquido; la miel es muy viscosa.

Por edades

• 5–7 años: El adulto vierte el aceite y prepara los trozos de pastilla. El niño echa el agua, el colorante y cada trozo de pastilla, y cuenta las gotas. Céntrate en «el aceite es más ligero y flota».
• 8–10 años: Hacen todo el proceso midiendo con la jarra y montan el pedestal. Que cronometren las rondas y comparen cantidades.
• 11–12 años: Que calculen la densidad del aceite pesando 100 ml en una báscula de cocina y que diseñen un experimento controlado (una sola variable) con su tabla y una gráfica.

En grupo o en clase

Equipos de 3–4, una botella de 500 ml por equipo (≈ 0,50 € de aceite y pastilla por equipo). Antes de la sesión: medir el aceite en vasos de 300 ml, partir las pastillas en cuartos y repartir bandejas. Sesión de 45 min: 10 min de explicación con la pregunta «¿qué flota?», 10 min de montaje, 20 min de rondas con cronómetro y registro, 5 min de recogida (cada equipo vierte su aceite en un bidón común). Haced la parte final con las persianas bajadas.

Retos

• Consigue dos colores que no se mezclen: ¿cómo lo harías? (pista: dos rondas con colorante distinto en la gota que cae).
• Diseña una lámpara de 3 capas (miel, agua de color y aceite) y explica el orden.
• Haz que la lámpara funcione con una sola pastilla durante 10 minutos (pista: trozos pequeños cada cierto tiempo).
• Fabrica una tapa con una pajita que deje salir el gas pero no derrame el líquido al inclinar la botella.

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