Volcán de espuma
Un volcán de 20 cm de alto hecho con un cono de cartulina y papel maché alrededor de una botella de 330 ml. Al verter vinagre sobre bicarbonato con lavavajillas y colorante, sale por el cráter una «lava» de espuma roja durante 10–20 segundos.
Qué va a aprender
- Que al mezclar un ácido (vinagre) con una base (bicarbonato) se forma una sustancia nueva: un gas, el dióxido de carbono.
- Que el gas ocupa mucho más sitio que los polvos y líquidos de los que sale: 10 g de bicarbonato producen unos 3 litros de gas.
- Que el lavavajillas atrapa el gas en burbujas y convierte el burbujeo en una espuma que sube y rebosa.
- Que la reacción para cuando se acaba uno de los ingredientes (reactivo limitante), y se puede volver a empezar añadiendo más.
- A medir cantidades (cucharadas, mililitros) y repetir un experimento cambiando una sola cosa.
Prepara antes
- Imprime el cono en A3 al 100 % (o traza las dos mitades con un cordel de 266 mm atado a un lápiz) y el embudo y la regla en A4.
- Lava la botella y quítale la etiqueta. Guarda el tapón: lo usarás para tapar la boca mientras pones el papel maché.
- Rasga el periódico en tiras de 3 × 15 cm (unas 80) antes de empezar.
- Prepara el engrudo: 60 g de harina en 250 ml de agua fría, remueve sin grumos y calienta a fuego medio removiendo 3–5 minutos hasta que espese como un yogur. Déjalo enfriar 15 minutos.
- El día de la erupción: elige exterior o una bandeja grande, ten un trapo, un cubo con agua y gafas para cada niño.
Materiales y herramientas
- Botella de plástico de 330 ml — 1
de agua, unos Ø 60 × 200 mm, boca de Ø 21 mm interior, sin tapón para la erupción - Cartulina o cartón fino — 2 hojas A3 (o una caja grande de cereales abierta)
250–350 g/m², para las dos mitades del cono - Cartón corrugado — 1 lámina de 30 × 30 cm
base del volcán - Papel de periódico — 4–5 hojas
rasgadas en tiras de 3 × 15 cm - Harina de trigo (engrudo) — 60 g (½ taza)
con 250 ml de agua - Bicarbonato sódico — 2 cucharadas soperas rasas (≈ 20 g) por cada 2 erupciones
bicarbonato sódico de cocina (NaHCO₃) - Vinagre blanco — 150 ml por erupción (300 ml en total)
de alcohol o de vino blanco, 5–6 % de acidez - Lavavajillas líquido — 1 cucharadita (5 ml) por erupción
cualquier detergente de fregar a mano - Témpera o colorante alimentario — 1 cucharadita de témpera roja (o 10 gotas de colorante) por erupción
rojo y un poco de amarillo para tono naranja - Témperas marrón, verde y negra — a gusto
para pintar el volcán - Cola blanca — 50 ml
diluida con 50 ml de agua, como barniz protector - Plastilina — 1 bola de 30 g
para sujetar la botella a la base sin pegarla - Cinta adhesiva de carrocero — 1 rollo
para cerrar el cono y fijarlo a la base
Herramientas
- Tijeras — recortar el cono y el embudo
- Cúter y regla — cortar la base de cartón adulto
- Cazo y cuchara de madera — cocer el engrudo adulto
- Cuchara sopera y cucharadita — medir bicarbonato y lavavajillas
- Vaso medidor o vaso con marca de 150 ml — medir y verter el vinagre de golpe
- Gafas de protección (o de natación) — proteger los ojos de salpicaduras de vinagre
- Bandeja de horno grande o barreño — recoger la espuma
- Cronómetro (móvil) — medir cuánto dura la erupción
- Vaso pequeño — mezclar el agua tibia, el lavavajillas y la témpera antes de echarlos en la botella
Piezas y plantillas
- A · Mitad del cono ×2 — cartulina 250–350 g
- B · Base ×1 — cartón corrugado 3–4 mm
- C · Embudo de papel ×1 — papel o cartulina fina
- D · Regla de espuma ×1 — cartulina
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Paso a paso
Prepara la base adulto
Corta la base B de 30 × 30 cm y traza desde su centro un círculo de Ø 180 mm (borde del volcán) y otro de Ø 60 mm (botella). Si puedes, colócala dentro de una bandeja de horno.
1 El adulto corta la base B de 30 × 30 cm con regla y cúter 2 Desde el centro, traza un círculo de Ø 180 mm y otro de Ø 60 mm 3 Si puedes, coloca la base dentro de una bandeja de horno Recorta las mitades del cono
Recorta las dos mitades A en cartulina gruesa, siguiendo el arco exterior (r 266 mm), el arco interior (r 59 mm) y los dos bordes rectos. Cada mitad lleva 3° de más para solapar: unos 14 mm abajo y 3 mm arriba.
1 Traza la mitad A: arcos de r 266 y r 59 mm abiertos 64° 2 Recorta por los dos arcos y por los bordes rectos 3 Recorta dos mitades A iguales Forma el cono
Une con cinta de carrocero las dos mitades solapando sus bordes rectos (14 mm abajo, 3 mm arriba), por dentro y por fuera. Obtendrás un cono sin punta de 195 mm de alto con un agujero de Ø 40 mm arriba.
1 Solapa dos bordes rectos (14 mm abajo, 3 mm arriba) y pon cinta 2 Enróllalo y une el otro borde igual, por fuera y por dentro 3 Cono sin punta: 195 mm de alto, Ø 180 abajo y Ø 40 arriba Comprueba: El borde de abajo coincide con el círculo de Ø 180 mm de la base.Fija la botella
Pon la bola de plastilina en el círculo de Ø 60 mm y aprieta encima la botella vacía, recta. Enrosca su tapón para que no le entre papel ni engrudo.
1 Pon la bola de plastilina en el círculo de Ø 60 mm 2 Aprieta la botella encima, bien recta 3 Enrosca el tapón y comprueba que está vertical de frente y de lado Comprueba: Mira la botella de frente y de lado: está vertical.Coloca el cono
Mete el cono por encima de la botella hasta que apoye en la base sobre su círculo. El cuello debe asomar por el cráter 5–10 mm (la botella mide 200 mm, el cono 195 mm y la plastilina la levanta un poco más). Pega el borde de abajo a la base con 6 trozos de cinta y tapa el hueco entre cráter y cuello con 2 vueltas de cinta.
1 Baja el cono por encima de la botella hasta la base 2 Pega el borde de abajo a la base con 6 trozos de cinta 3 Tapa el hueco entre cráter y cuello con 2 vueltas de cinta Comprueba: El cono apoya en la base por todo su borde, no toca la botella salvo en el cuello y el cuello asoma 5–10 mm por el cráter.Pon el papel maché
Moja cada tira de periódico en el engrudo, escurre el exceso entre dos dedos y pégala sobre el cono de abajo arriba, solapando 1 cm. Haz 3 capas cruzando la dirección de las tiras. Arruga unas bolas de papel bajo la última capa para hacer rocas.
1 Moja cada tira en el engrudo y escurre el exceso entre dos dedos 2 Pégalas de abajo arriba solapando 1 cm 3 Haz 3 capas cruzadas y mete bolas de papel para hacer rocas Truco: No subas el papel por encima del borde del cuello: si tapas la boca, la lava no sale limpia.Deja secar
Deja el volcán 24 horas en un sitio ventilado (o 4–6 horas cerca de un radiador, nunca encima). Quita el tapón de la botella cuando esté seco.
1 Déjalo secar 24 horas en un sitio ventilado 2 Cerca de un radiador, sí; encima, nunca 3 Si suena hueco y duro, quita el tapón Comprueba: Al golpear con el nudillo suena hueco y duro, sin zonas blandas ni frías.Pinta
Pinta todo de marrón con témpera, añade manchas de verde abajo y de negro cerca del cráter, y regueros de rojo y naranja bajando por la ladera. Deja secar 1 hora.
1 Pinta todo el volcán de marrón 2 Añade verde abajo, negro arriba y regueros rojos; seca 1 hora Protege con cola
Mezcla 50 ml de cola blanca con 50 ml de agua y da una capa con pincel por todo el volcán. Al secar (1–2 horas) queda brillante y aguanta varias erupciones sin deshacerse.
1 Mezcla 50 ml de cola blanca con 50 ml de agua 2 Da una capa con pincel por todo el volcán 3 Deja secar 1–2 horas: queda brillante Carga el volcán
Con el embudo C, echa en la botella 1 cucharada sopera rasa de bicarbonato (≈ 10 g). Aparte, en un vaso, mezcla 50 ml de agua tibia, 1 cucharadita de lavavajillas y 1 cucharadita de témpera roja con la cucharilla. Vierte la mezcla por el embudo: al caer sobre el polvo lo remueve sola, no hace falta mover el volcán.
1 Con el embudo C, echa 1 cucharada rasa de bicarbonato 2 En un vaso, mezcla 50 ml de agua tibia, 1 cucharadita de lavavajillas y otra de témpera 3 Vierte la mezcla por el embudo, sin mover el volcán: 2 cm de líquido rojo Comprueba: Dentro hay un líquido rojo turbio con algo de polvo blanco en el fondo, unos 2 cm de alto.Prepara el vinagre
Mide 150 ml de vinagre en un vaso con pico. Ponte las gafas y coloca el volcán en la bandeja, con la regla D de pie al lado si quieres medir.
1 Mide 150 ml de vinagre en un vaso con pico 2 Ponte las gafas y pon el volcán en la bandeja con la regla D ¡Erupción!
Vierte los 150 ml de vinagre por el cráter en un chorro rápido y continuo, en unos 3–5 segundos, y aparta la mano. La espuma roja sube enseguida y rebosa por la ladera; si empieza a salir antes de acabar, echa el resto igualmente: lo que se derrame cae en la bandeja. Cronometra desde que viertes hasta que deja de salir espuma.
1 Vierte los 150 ml de vinagre por el cráter en un chorro rápido 2 Aparta la mano: la espuma roja sube y sale por el cráter 3 Cronometra: sale espuma 10–20 s y baja hasta la base Comprueba: Sale espuma durante 10–20 segundos y baja por la ladera hasta la base.Segunda erupción
Cuando pare, añade 1 cucharada más de bicarbonato con el embudo y otros 150 ml de vinagre. Compara la altura y la duración con la primera.
1 Cuando pare, añade otra cucharada de bicarbonato con el embudo 2 Vierte otros 150 ml y compara la altura con la primera Limpia
La botella queda fija dentro del volcán y no se saca. Lleva el volcán con la bandeja al fregadero, vuélcalo boca abajo para vaciar la botella y deja correr mucha agua; llénala por el cráter con agua del grifo y vuelve a volcarla para aclararla. Seca la espuma del volcán con papel de cocina. Los restos (agua, acetato de sodio, jabón y témpera) se pueden tirar por el desagüe.
1 La botella no se saca: vuelca el volcán entero en el fregadero y deja correr agua 2 Seca la espuma del volcán con papel de cocina
¿Funciona? La prueba
Con 10 g de bicarbonato, 5 ml de lavavajillas, 50 ml de agua tibia y 150 ml de vinagre vertidos de golpe, mide con la regla la altura de la espuma sobre el cráter y cronometra la erupción.
Qué debe pasar: La espuma asoma por el cráter en 1–2 segundos, sube 2–4 cm por encima, rebosa y baja por la ladera durante 10–20 segundos, llegando hasta la base. Sin lavavajillas, el líquido solo burbujea y apenas sale de la botella.
Si algo falla
- Burbujea dentro pero no sale — Falta lavavajillas o hay poco bicarbonato. Solución: Añade 1 cucharadita de lavavajillas y usa al menos 1 cucharada de bicarbonato. Vierte el vinagre de golpe, no poco a poco.
- La erupción dura un segundo y para — Se acabó el vinagre: hay más bicarbonato del que puede reaccionar. Solución: Añade otros 100–150 ml de vinagre: volverá a salir espuma.
- El bicarbonato se queda pegado en el cuello — La botella estaba mojada al echar el polvo. Solución: Usa el embudo con la botella seca, o disuelve primero el bicarbonato en los 50 ml de agua en un vaso y viértelo.
- El volcán se reblandece — Papel maché poco seco o sin capa de cola. Solución: Deja secar otras 24 h y da la capa de cola diluida antes de la siguiente erupción.
- El cono no entra o queda torcido — Botella más gruesa o cono cerrado con demasiado solape. Solución: Abre el cono despegando la cinta y solapa menos; o usa la botella de 330 ml indicada.
- La espuma sale rosa pálido — Poca témpera o témpera diluida por la espuma. Solución: Usa 2 cucharaditas de témpera o colorante alimentario en gel, y un toque de amarillo para naranja.
Seguridad
- Usa gafas: el vinagre que salpica a los ojos escuece. Si entra, aclara con agua abundante 10 minutos.
- Nunca tapes la botella con el tapón después de verter el vinagre: el gas aumenta la presión y puede saltar el tapón.
- El engrudo se cuece en el fuego: lo hace un adulto y se deja enfriar antes de que lo toquen los niños.
- No mezcles otros productos de limpieza (lejía, amoniaco): solo los de esta receta.
- No se bebe ni se prueba la mezcla, aunque sean ingredientes de cocina.
- El suelo con espuma resbala: hazlo sobre bandeja y seca enseguida.
La ciencia detrás
Para los niños
El vinagre es un poco ácido (por eso pica en la lengua) y el bicarbonato es lo contrario. Cuando se juntan, se transforman en cosas nuevas, y una de ellas es un gas invisible, el mismo de las burbujas de los refrescos. Ese gas necesita muchísimo más sitio que los polvos, así que empuja hacia arriba. El jabón atrapa el gas en millones de burbujas, como cuando soplas en un vaso con jabón, y por eso sale una espuma que se derrama como la lava.
Para el adulto
Es una reacción ácido-base con desprendimiento de gas: NaHCO₃ + CH₃COOH → CH₃COONa + H₂O + CO₂. El vinagre al 5 % contiene ≈ 0,83 mol/L de ácido acético; 150 ml aportan ≈ 0,125 mol, que reaccionan con ≈ 10,5 g de bicarbonato (M = 84 g/mol) y liberan ≈ 0,125 mol de CO₂, unos 3 L a temperatura ambiente. Como hay 10 g de bicarbonato por erupción, los dos reactivos están casi en proporción; si sobra bicarbonato, el limitante es el vinagre y basta añadir más vinagre para reactivar la reacción. El tensioactivo del lavavajillas reduce la tensión superficial y estabiliza las burbujas, de modo que el gas forma una espuma de gran volumen que asciende por el cuello estrecho (que acelera el flujo) y rebosa. El agua tibia acelera la disolución y la velocidad de reacción. La reacción es ligeramente endotérmica: la botella se nota algo más fría. Los productos (acetato de sodio en disolución acuosa) son inocuos y pueden verterse al desagüe con agua.
- reacción química: cambio en el que unas sustancias se convierten en otras distintas.
- ácido: sustancia de sabor agrio, como el vinagre o el limón.
- base: sustancia que neutraliza a los ácidos, como el bicarbonato.
- dióxido de carbono: gas invisible que sale en esta reacción y en las burbujas de los refrescos.
- efervescencia: salida de burbujas de gas de un líquido.
Por edades
- 5–7 años: El adulto corta el cono y prepara el engrudo; el niño pega tiras de periódico, pinta y hace la erupción midiendo con cucharas. Céntrate en «se mezclan y sale un gas».
- 8–10 años: Montan todo el volcán ellos. Que hagan la tabla de registro y prueben a cambiar una sola variable cada vez.
- 11–12 años: Que escriban la reacción química, calculen cuánto vinagre hace falta para 10 g de bicarbonato y lo comprueben buscando la proporción que deja la botella sin polvo blanco en el fondo.
En grupo o en clase
Grupos de 4, un volcán por grupo. Sesión 1 (60 min): conos precortados por el adulto, botella, papel maché; dejar secar en la clase hasta el día siguiente. Sesión 2 (45 min): pintura y barniz al principio, erupciones al final en el patio o sobre bandejas. Por grupo: 2 cucharadas de bicarbonato, 300 ml de vinagre, 10 ml de lavavajillas, témpera, gafas para todos. Una mesa de erupción con cubo de agua, trapo y bayeta.
Retos
- Consigue que la espuma llegue al borde de la base (unos 20 cm de ladera y 6 cm más de base).
- Haz que la erupción dure más de 30 segundos (pista: añadir el vinagre en dos tandas).
- Diseña un volcán con dos cráteres usando una botella con dos pajitas.
- Encuentra la proporción exacta de bicarbonato y vinagre que no deja polvo en el fondo.
- Haz una erupción «lenta» que dure un minuto con levadura química en vez de bicarbonato.