Demostracion 01

BOTELLA AZUL

 

La Glucosa (un aldehido) en solución alcalina es lentamente oxidada por el oxigeno, transformándose en acido glucónico :

           

CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–CHO + 1/2 O2                ==>

CH2OH–CHOH–CHOH–CHOH–CHOH–COOH   (1.1)

 

En presencia de hidróxido sódico el ácido es convertido a gluconato sódico.  El azul de metileno apresura la marcha de la reacción, actuando como agente de transferencia de oxígeno.  Por la oxidación de la glucosa, el azul de metileno mismo se reduce y se convierte en incoloro (formación de azul de leucometileno):

 

Si hay suficiente aire en el sistema, entonces el azul de leucometileno es rápidamente re-oxidado y se recupera el color azul de la solución.  Mientras queda glucosa en el medio, se mantiene el tinte reducido y el color de la solución desaparece.  En soluciones diluidas, esta reacción ocurre a 40 – 60 ºC, pero a concentraciones altas, como la del experimento, la reacción transcurre a temperatura ambiente.

 

La química mostrada en este experimento se usa para determinar exactamente el oxigeno disuelto en calderas de agua [1,2] .  El indicador es reducido por la glucosa en medio alcalino y es reoxidado por el oxigeno fresco ( proceso redox).

 

El azul de metileno fue sintetizado por primera vez por el químico alemán Heinrich Caro en 1876 y desde entonces hizo historia en la medicina.  El joven doctor Robert Koch descubrió el bacilo de Koch con la ayuda del azul de metileno. Él demostró que las formas menores de la vida son la fuente de todas las enfermedades contagiosas.  Uno de sus alumnos fue Paul Ehrlich, quien un día observó que el azul de metileno tenía una afinidad sorprendente con células vivas, las cuales se coloreaban de azul intenso.  “Si sólo ciertas células son coloreadas… ”, pensó Ehrlich, “ puede que existan sustancias que solo ataquen a las células trasportadoras de enfermedades y al mismo tiempo las destruya sin atacar propias células del cuerpo”, esta idea revolucionaria condujo al desarrollo de la quimioterapia, uno de los avances máximos en la ciencia médica.  Ehrlich eventualmente desarrolló el famoso Salvarsan (el medicamento antisífilis más efectivo).  Esto pasó en 1910, convirtiéndose así en el “ padre de la quimioterapia ”.

 

Preparación.  Llenar a la mitad dos frascos Erlenmeyer con agua de grifo.  Disolver 2.5 g de glucosa en uno de los frascos (Frasco A), y 5 g de glucosa en otro (frasco B).

 

Experimento. 

 

Se añaden 2,5 g de NaOH en el frasco A y 5 g de NaOH en el frasco B. Se añade aprox. 1 ml de solución 0,1 % de azul de metileno a cada uno de los frascos, se cierran y se agitan para disolver el colorante. Posteriormente, se destapan los frascos y se puede observar la desaparición gradual del color zul mientras la glucosa es oxidada por el oxigeno disuelto. Se observa el efecto de la concentración en la velocidad de la reacción observando que la solución mas concentrada en glucosa tarda aprox. la mitad en consumir el oxígeno disuelto. También se observa que cuando desaparece el color azul de la solución, la superficie permanece coloreada. Esto es debido a la difusividad del oxigeno del aire.

 

Después de que las soluciones se volvieron incoloras, el color azul puede recuperarse sacudiendo los frascos. Este experimento puede ser repetido varias veces durante la presentación.

           

Se pueden utilizar muchos indicadores para demostrar esta reacción con muchos espectaculares cambios de color

 

Azul de metileno :      azul à Incoloro

Resazurin :                rojo à Incoloro

Indigo carmín :   rojo à Amarillo

 

Resazurin : (7-hydroxy-3H-phenoxazin-3-one-10-oxide, sodium salt):

 

La reacción con índigo carmín está descrita, por ejemplo, por Iddon en su libro [8] .  Preparar 750 ml de una  solución acuosa de 15 g de glucosa (solución A) y 250 ml de una solución conteniendo 7.5 g de hidróxido sódico (solución B).  Caliente la solución A hasta aproximadamente la temperatura corporal (36 º) (esto es importante) y  Añada una punta de espátula de índigo carmín (sal disódica de índigo-5,5’-disulfonato) , lo suficiente para que la solución sea fuertemente azul.

Añada la solución B en la A (de color azul). El color de la mezcla cambia de azul a verde.

 

Al cabo de un rato, el color de la mezcla cambia otra vez, de verde a rojo.  Vierta la mezcla desde una altura de aproximadamente 60 cm en un vaso de laboratorio vacío – es necesario un vigoroso torrencial para disolver oxigeno de aire en la solución.  El color debería regresar al verde y posteriormente otra vez al rojo.  Esta experiencia puede ser repetida un número considerable de veces.  ¡Un espectador puede repetir el experimento, pero si la solución es derramada lentamente, o no usando la altura recomendada, no habrá cambio de color (falta de oxígeno).

 

Aunque el índigo carmín produce el efecto de cambio de color mas espectacular, la necesidad de control de la temperatura de la solución hace mas difícil su uso como espectáculo.

 

Seguridad.  Las soluciones de este experimento son cáusticas y el contacto con piel debe ser evitado.  Después de la demostración la mezcla de reacción debe ser neutralizada y eliminada por el desague.

 

Referencias

 

1.              L.S. Buchoff, N.M. Ingber and J.H. Brady, Anal. Chem., 1955, 27, 1401.

2.              G.P. Alcock and K.B. Coates, Chem. and Ind., 1958, 554

3.              H.W. Roesky and K. Möckel, Chemical Curiosities, trans. T.N. Mitchel and W.E. Russey, New York, VCH Publishers, Inc., 1996, p. 76.

4.              C.P. Ellis, “Colour changes”, Chem. Britain, 1983, 326.

5.              J.L. Lambert, M.J. Chejlava, G.T. Fina and N.L. Luce, “Sequential colour reactions: school colours and red-white-and-blue demonstration”, J. Chem. Educ., 1983, 60, 141.

6.              A. Myers, “The blue bottle reaction and photosynthesis”, School Sci. Rev., 1981/1982, 63, 112.

7.              Tested Demonstrations in Chemistry, ed. G.L. Gilbert, et al., Denison University, Granville, OH, 1994, vol. 1, pp. G-2, G-3.

8.              B. Iddon, The Magic of Chemistry, BDH Chemicals, Poole, 1985, p. 3.