El porqué del experimento del huevo y el alcohol

Si cascamos un huevo en un plato con alcohol etílico de 95º (el de las heridas), veremos como este empieza a cocinarse. A los pocos minutos, el huevo parecerá listo para servir con una patatas fritas y unos chorizos (un chute de colesterol para ir olvidándonos de los propósitos del 2015). ¿Por qué?

Los péptidos son uniones de aminoácidos, moléculas de tamaño pequeño - mediano y que tienen un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido (-COOH). Si ese péptido cumple una función (estructural, transporte, defensiva, enzimática, reserva ...), le llamamos proteína. En el huevo hay bastantes proteínas, principalmente ovoalbúmina.


 
Las proteínas son moléculas muy grandes. Cientos o miles de aminoácidos unidos (la más grande, la titina, puede llegar a tener 33000 aminoácidos). Para que cumpla una función, todo tiene que estar perfecto: el tamaño de los aminoácidos, el carácter de los aminoácidos, las interacciones entre estos, la distancia, pero no solo esto.


Las proteínas están "hechas" para trabajar a una determinada temperatura, a un determinado pH y en un determinado disolvente.


Las proteínas del cuerpo humano está acostumbradas a trabajar a 37 ºC. A 40 ºC (fiebre), empiezan a perder su función y podemos tener problemas. Estas deben trabajar a pH 7 (excepto las del estómago, donde el pH es 1, muy ácido).


Cuando una proteína pierde su función por un cambio de condiciones, se dice que se ha desnaturalizado. Dos "ejemplos gastronómicos":


Cuando freímos un huevo o lo cocemos, lo que hacemos es desnaturalizar sus proteínas (principalmente albúmina) aumentando la temperatura.


 
Cuando hacemos una cuajada, lo que hacemos es desnaturalizar las proteínas de la leche (principalmente caseína) cambiando el pH (generalmente bajándolo, es decir, añadiéndole un ácido).


¿Por qué el etanol desnaturaliza? Por el disolvente.


Las proteínas del huevo están preparadas para trabajar con el agua como disolvente. Cuando les ponemos como disolvente etanol, se desnaturalizan.  Esto se debe a dos motivos


PERMITIVIDAD


Es la tendencia de un disolvente a mantener separadas las cargas. Algunos aminoácidos tienen partes ionizables, que pueden tomar carga negativa o positiva. Cargas positivas atraen a carga negativa, y a esas interacciones electrostáticas se debe gran parte de la funcionalidad de la proteína. 

El agua tiene más tendencia a separar las cargas que el etanol. O sea, una carga negativa puede que no sea lo suficientemente fuerte para atraer una carga positiva en agua, pero en etanol, sí.


POLARIDAD


Los moléculas son por definición neutras, o sea, cargas positivas + cargas negativas = 0. Pero esto en conjunto. En una molécula puede haber una parte más positiva que otra, y esto es la polaridad.

 
Por ejemplo, el agua, H2O, es neutra. Ahora bien, el oxígeno tiene carga parcial negativa, y el hidrógeno carga parcial positiva. Y la carga parcial del oxígeno más la del hidrógeno es 0.


 
Estas "cargas parciales" son mucho más pequeñas que las cargas de los iones que el disolvente mantenía más o menos separadas. Pero son muy importantes.

 
El agua es más polar que el etanol, y al pasar de un medio más a polar a uno menos, puede haber un desajuste en la estructura que provoque la infuncionalidad de la proteína.



 
SOLUBILIDAD

 
En este proceso no todo son las proteínas. Las grasas son insolubles en agua (ejemplo, agua y aceite), pero en etanol (al ser un disolvente menos polar) son ligeramente solubles. Los lípidos del huevos (principalmente la yema) pasarán al etanol, y esto provocará un cambio en el aspecto físico del huevo.

 
¿Y SI NO TENGO ETANOL?

 
También se podría usar propanona (acetona, el quitaesmalte). Esta es mucho más polar que el agua y mantiene las cargas mucho más unidas que esta. Luego el proceso sería más rápido. ¿Por qué no se usa? El quitaesmalte tiene una pureza muy baja. Para que sirviera tendría que ser una proponona más pura, y no es fácil para comprar.


¿SE PUEDE HACER CON BEBIDAS ALCOHÓLICAS?


Mientras que la graduación del alcohol de las heridas es de 95º, la del whisky (por ejemplo) está entorno a 40º. O sea, hay más agua que alcohol, por lo que el proceso no se dará con algunas bebidas y con otras será muy lento. 

 
¿SE PUEDE COMER?

 
No. Es tóxico. El alcohol de las heridas no se puede beber, ya que no ha sido fabricado pensando en el consumo humano, y puede provocar serios problemas para la salud.

¿Por qué vuelan los aviones?

Os propongo un experimento. Coger un folio, acercároslo a la boca y soplar fuertemente por la parte de arriba del folio. ¿Qué pasa? Pues si lo habéis echo bien, veréis como el folio asciende, como succionado. ¿Por qué? Por lo mismo que vuelan los aviones.


Hablamos del Principio de Bernouilli, más correcto, el Principio de Daniel Bernouilli (no es el único de la familia Bernouilli que ha aportado algo a la Ciencia). Si nos ponemos físicos, pues el Principio es este:

Pero esta formalidad no es necesaria para responder la pregunta que nos planteamos hoy. Vamos a quedarnos con lo más importante de este Principio: a más velocidad, menos presión.

En el caso del folio, por arriba circulaba aire a muchísima más velocidad que por debajo. O sea, la presión arriba del folio era más baja que la presión por debajo. Sea crea una diferencia de presiones, y para compensarla, sea crea una succión de donde hay más a donde hay menos. O sea, se crea una fuerza de abajo a arriba. Esa fuerza (llamada sustentación) es la que eleva el folio.

Lo de que se intenta compensar las diferencias de presiones, podemos demostrarlo con otro experimento. 


Llenamos la boca de aire y, con un dedo, apretamos una de las mejillas. ¿A dónde va el aire? A la otra mejilla. Al apretar creamos más presión en una mejilla que en otra, y para compensar, el aire va hacia donde hay menos presión.




Cuando un avión acelera para despegar, aumenta la velocidad del aire que circula por las alas, disminuyendo la presión en estas. Pero el aire circula a la misma velocidad por arriba que por abajo, luego la presión arriba y abajo de las alas es la misma, y al no haber diferencia de presión, no sube.

El planteamiento es el siguiente. Queremos que haya más presión abajo que arriba, para que se cree una succión hacia arriba que haga que el avión vuele. O sea, que el aire circule más rápido por arriba que por abajo. ¿Cómo lo conseguimos? Curvando la parte de arriba de las alas de esta manera:

Al llegar una corriente de aire (representada por una flecha) a la parte delantera del ala (llamada borde de ataque), esta se bifurca. Cuando lleguen las dos bifurcaciones a la parte trasera del ala (borde de salida), se juntan de nuevo. La corriente de arriba y la de abajo deben llegar al borde de salida al mismo tiempo. El problema lo tiene la corriente de arriba: la distancia que debe recorrer es mayor (ya que está curvada). Para llegar a la vez que la corriente de abajo al borde de salida, debe ir más rápido que la corriente de abajo. Ya tenemos la diferencia de presiones que queríamos.


Nuestro avión ya está volando gracias a una fuerza de sustentación creada por diferencia de presiones. Pero, para un piloto, tan importante como despegar es que el avión no se caiga. Y la situación que tenemos ahora es la siguiente:

Nuestro avión ya no se encuentra plano, ahora tiene un ángulo de ataque (α). Ahora pierde efecto el Principio de Bernouilli, y entra en juego la Tercera Ley de Newton. Esta nos dice que las fuerzas aparecen a pares (Principio de Acción-Reacción).


Me explico mejor. Al empujar una pared, se crea una fuerza que intenta mover la pared. Pero, a menos que seamos Sansón, no la movemos. ¿Por qué? Pues porque la pared ejerce la misma fuerza que recibe, anulándose ambas fuerzas. Por eso la pared no se mueve. Si aplicamos mucha fuerza, tanta que la pared no pueda generar una fuerza de ese valor para anular la nuestra, la pared se mueve.


Volvemos a los aviones. Vamos a  centrarnos en una sola corriente de aire, que choca con la parte de abajo del ala y rebota hacia abajo. Por tanto, se crea una fuerza hacia arriba, que sostiene al avión en el aire.

Para terminar, imagina que eres el piloto, y debes decidir entre despegar con viento de cara o de cola. ¿Qué decidirías? 

Si eliges despegar con viento de cola, el viento te impulsará, pero muy poco. Si eliges despegar con viento de cara, el viento te frenará (aunque muy poco); pero conseguirás aumentar el flujo de aire de las alas. Por eso los aviones un día despegan por un extremo de la pista, y otros días, por el otro.

Volcán de bicarbonato: explicación

 











El experimento del vinagre y el bicarbonato es la primera toma de contacto de muchos con la Química. Pero, ¿qué pasa ahí?

Vamos a ponerle nombre a las cosas …

El vinagre es ácido y huele como huele debido a que contiene un porcentaje (entorno al 3%) de ácido acético. El ácido acético (CH3COOH) es esto:

El bicarbonato sódico también se conoce como hidrogenocarbonato de sodio. Es esto:

NaHCO3

Hemos mencionado un concepto químico importantísimo: “el vinagre es ácido”. 
¿Qué es un ácido? Para Brønsted:

Ácido es un sustancia que pierde protones (H+) o acepta hidroxilos (OH-). Por ejemplo:

HCl → H⁺ + Cl^-

Fe³⁺ + 3OH^- ↔ Fe(OH)₃

Contrario al concepto de ácido, el concepto de base (una especie de ying-yang químico). Para Brønsted:

Base es una sustancia que gana protones o pierde hidroxilos. Por ejemplo:

NaOH → Na⁺ + OH^-

H⁺ + F^- ↔ HF

 

Destacar que la flecha de la reacción puede ser → (solo se da en ese sentido) o ↔ (se da en ambos sentidos).
 

¿Qué carácter tiene el ácido acético? El propio nombre nos lo dice:

CH3COOH → CHCOO^- + H⁺

Los hidrógenos (H) pueden ser lábiles (si con facilidad se separa de la molécula) o no. El ácido acético tiene tres hidrógeno no lábiles, es decir, no se separan. ¿Se pueden separar? ¡Claro!, pero necesitaríamos muchísima energía.




¿Y el bicarbonato? Bueno, decir que como es una sal, en agua se disocia. Quitamos el sodio, y nos queda el HCO3-. Vemos que puede hacer dos cosas:

Perder protones: HCO3^- ↔ CO3^2- + H⁺

Ganar protones: HCO3^- + H⁺ ↔ H₂CO₃

Cuando una especie se puede comportar como ácido y base, se dice que es anfótera.

Al añadir vinagre (ácido acético) al bicarbonato, ¿se comportará como ácido o base? El ácido acético da protones al bicarbonato, y como acepta protones, es una base.

HCO3^- + H⁺ ↔ H₂CO₃

O sea, al mezcla vinagre y bicarbonato, producimos H2CO3 (ácido carbónico).

El problema es que el H2CO3 es inestable como él solo, como si todo estuviera cosido. Y nada más se forma, se disocia en CO2 y H2O. El CO2 (gas, dióxido de carbono) es el burbujeo del volcán. 




 
Además de CO2, también se produce acetato de sodio, con el que se puede hacer un experimento muy interesante que veremos más adelante.



Si en vez de vinagre echamos limón o naranja, también se da la reacción. Los cítricos no contienen ácido acético, pero sí ácido cítrico.