Experimenta
En esta sección se presentan propuestas de actividades experimentales que giran en torno al principal protagonista de esta unidad: el azúcar. Pueden plantearse como prácticas de laboratorio o como mini proyectos de investigación. La intención es que se desarrollen de forma colaborativa en grupos de alumnos/as, y que se trabaje de forma activa y autónoma siguiendo las indicaciones de cada práctica que figuran a continuación.
El almidón es un polisacárido, es decir, una molécula compleja formada mediante el enlace químico de múltiples moléculas de azúcares simples. Se presenta en forma de largas cadenas ramificadas de glucosa, y se encuentra en el citoplasma de las células vegetales, donde actúa como reserva energética para las plantas. También constituye una importante fuente de energía en la dieta humana, ya que puede ser digerido a glucosa gracias a varias enzimas de nuestro organismo.
Lo obtenemos naturalmente a partir de determinados alimentos como los cereales y las semillas, los tubérculos y algunas frutas. Sin embargo, la industria alimentaria emplea almidón muchas veces como componente de relleno en la formulación de muchos preparados. Tal es así, que lo encontramos habitualmente bajo el nombre de almidón o fibra soluble en la lista de ingredientes del etiquetado de productos que nada o poco tienen que ver con un origen vegetal, como yogures, helados, nata, salsas, salchichas, alimentos precocinados, embutidos… ¡hasta en los palitos de cangrejo! Esto es así porque se utiliza como aglutinante, texturizante, espesante o emulsionante. Es decir, para mejorar la consistencia.
Si bien consumir almidón no es inherentemente malo para nuestra salud (al contrario, es un macronutriente muy necesario), el almidón agregado hace que esos productos resulten más calóricos de la cuenta, ya que se descompone en glucosa dentro del organismo que potencialmente puede acumularse como grasa. Además, el almidón resta calidad nutricional a los productos alimenticios. Como consumidores, esperaríamos que al comprar unas anillas de calamar estas estuvieran compuestas por calamar prácticamente al 100%, pero la realidad es que el almidón es el relleno perfecto que abarata costes de producción. Tanto es así, que el precio para el consumidor suele ser un buen indicativo de la calidad del producto: cuanto más barato, más almidón contiene.
Puedes descargar aquí el guion completo de la práctica, por si quieres tenerlo a mano o imprimirlo.
La experiencia consiste en añadir unas gotas de yodo sobre varios alimentos y observar si se produce algún cambio de coloración.
El reactivo yodo puede obtenerse del antiséptico povidona yodada (Betadine), diluida esta a la décima parte (1/10), o bien utilizar Lugol, que es una disolución de yodo y yoduro de potasio.
Si el alimento contiene almidón este reaccionará con el yodo, dando como resultado cadenas de poliyoduro que se evidencian con un cambio de color al azul o violeta muy oscuros, prácticamente negro. Este cambio se puede considerar un proceso físico, no una verdadera reacción química, ya que el yodo se introduce en la estructura del almidón, modificando sus propiedades de absorción de la luz y generando así la coloración azul-violácea observada.
¿Quieres hacerte a una idea de lo que vas a hacer? Puedes echar un vistazo en Youtube al vídeo del canal "Cienciabit: Ciencia y Tecnología" titulado "Lugol. Prueba del yodo. Detección del almidón" (recomendación: desde el minuto 00:05:49).
Si bien es sabido que es bueno evitar tomar refrescos y zumos por su alto contenido en azúcar, el consumo de estas bebidas también está vinculado con problemas dentales, como caries y erosión del esmalte. ¿Y si pudiéramos comprobar sus efectos experimentalmente?
Antes de sumergirnos en la experiencia, debemos conocer unas nociones básicas acerca de la dentadura. Los dientes están recubiertos de esmalte dental, una capa que los protege de roces y abrasiones al masticar y de agresiones químicas. Tanto el esmalte como la cáscara de huevo están compuestos principalmente por carbonato de calcio, por lo que vamos a aprovechar esta similitud para simular qué efecto tienen estas bebidas cuando entran en contacto con el esmalte, en nuestro caso, poniéndolas en contacto con la cáscara.
Además, las bebidas energéticas o ácidas (como los refrescos de cola) provocan un mayor deterioro, precisamente por su contenido de ácidos y cafeína, que pueden además provocar manchas.
Puedes descargar aquí el guion completo de la práctica, por si quieres tenerlo a mano o imprimirlo.
La experiencia consiste en sumergir huevos previamente cocidos y con su cáscara intacta en recipientes que contengan una bebida cotidiana (un huevo por recipiente). El huevo debe quedar completamente sumergido y se debe depositar con cuidado para evitar que la cáscara se agriete. Preferiblemente se utilizarán vasos de precipitados o recipientes transparentes, para poder observar la evolución de la cáscara del huevo. Los dejaremos reposar en cada disolución al menos 24 horas y después los retiraremos de cada recipiente para analizar posibles cambios.
Hipotetiza sobre cómo crees que se verá afectado cada huevo en función de la bebida en la que estará sumergido.
Este experimento simula la realidad y resalta no solo la importancia de cepillarse los dientes para prevenir el deterioro del esmalte dental, sino para además eliminar los restos de azúcares que queden en la boca. Estos azúcares constituyen el alimento de muchas bacterias bucales que son las causantes de la aparición de caries o de placa dental, por lo que con un cepillado adecuado prevenimos reducimos la incidencia de estos problemas dentales.
En el mundo del deporte, las bebidas isotónicas han ganado popularidad como una forma de reponer los líquidos y electrolitos perdidos durante el ejercicio intenso. Se caracterizan por su capacidad para rehidratar rápidamente, mejor que el agua, y por proporcionar sales y azúcares de forma equilibrada, lo que permite mantener el rendimiento físico durante la actividad deportiva. No deben ser confundidas con bebidas energéticas ni estimulantes, ya que no contienen sustancias que alteren la actividad motriz del cuerpo, sino que se focalizan puramente en su hidratación.
Sin embargo, no todas las bebidas comercializadas como isotónicas cumplen con los criterios necesarios para ser consideradas como tales. Muchas de estas bebidas contienen altos niveles de azúcares añadidos y aditivos artificiales que pueden no ser beneficiosos para la salud y, no obstante, son promocionadas como “bebidas para deportistas”, dando una imagen de saludables que no se corresponde con la realidad.
La composición de las bebidas isotónicas genuinas es relativamente sencilla. Incluye agua, sales minerales (como sodio, potasio y cloruro) en una concentración del 0,5-0,7% en masa, e hidratos de carbono en forma de glucosa o sacarosa (6-8%, sin superar el 9%). Con estos porcentajes se garantiza que la bebida tenga similar presión osmótica que la de la propia sangre del cuerpo.
Con el objetivo de fomentar una alternativa saludable y más económica que comprar determinadas marcas, en esta práctica de laboratorio nos proponemos elaborar una bebida isotónica casera, siguiendo los mismos principios de composición que las bebidas comerciales. Realizaremos cálculos de concentraciones para asegurar que nuestra bebida tenga los porcentajes adecuados de sales y carbohidratos, garantizando así su efectividad en la rehidratación y el rendimiento deportivo.
Puedes descargar aquí el guion completo de la práctica, por si quieres tenerlo a mano o imprimirlo.
Vamos a preparar una bebida isotónica para rellenar un botellín de agua típico con capacidad de 500 ml. Como solutos, utilizaremos ingredientes corrientes y fácilmente accesibles, como la sacarosa (azúcar común) como fuente de glucosa, y el cloruro de sodio (sal común) para que aporte las sales. Debemos en primer lugar determinar cuánto de cada soluto necesitamos, teniendo en cuenta que, por composición, la bebida debe contener un 0,6% y un 8% aproximadamente de sal y azúcar. Tras realizar los cálculos, procederemos a pesar cada soluto en la báscula hasta tener la masa adecuada, y después lo disolvemos en un poco de agua en un vaso de precipitados. Transferiremos la disolución a un botellín vacío, y completaremos con más agua hasta tener el volumen final que estamos buscando.
Podemos plantearnos añadir algún sabor natural para que esté más rico, como limón, antes de rellenar completamente con agua. Recuerda que si haces esto, estarás alterando un poco la concentración de azúcar final – no pasa nada, pero tenlo en cuenta.
Realiza los cálculos correspondientes a la masa de los dos solutos y comprueba los resultados con tu profesor/a.
Las bebidas carbonatadas (como los refrescos de cola) y otras bebidas azucaradas (como los zumos) son conocidas por su contenido elevado en azúcares añadidos, lo que las convierte en una fuente significativa de calorías vacías, y en una forma descuidadamente fácil y rápida de aumentar la ingesta diaria de azúcar. La Organización Mundial de la Salud (OMS) establece un máximo diario recomendado de azúcar de 25 gramos aproximadamente por adulto, ya que un consumo excesivo está relacionado con problemas de salud como la obesidad, diabetes tipo 2, problemas dentales, o enfermedades cardiovasculares, entre otras. Muchos refrescos rebasan ampliamente este límite. Por ejemplo, algunas marcas de bebidas de cola, contienen hasta 40 gramos de azúcar por lata de 330 ml; y en torno a 55 gramos de azúcar podríamos consumir al beber una lata de ciertas bebidas energéticas muy conocidas.
¿Y qué sucede con las bebidas etiquetadas como “sin azúcares añadidos”? ¿Qué pasa con los refrescos zero, diet o light? Estas bebidas suelen contener edulcorantes artificiales en lugar de azúcares naturales, por lo que suponen una alternativa baja en calorías y pueden ser beneficiosos para personas que buscan reducir su peso. Sin embargo, la evidencia científica hasta la fecha ha arrojado resultados mixtos acerca de los posibles efectos negativos de los edulcorantes en la salud, por ejemplo pudiendo estar afectando a la regulación del apetito y a la microbiota intestinal.
En esta práctica de laboratorio, demostraremos experimentalmente el alto contenido de azúcar presente en refrescos corrientes, vaporizando el líquido de estas bebidas para visualizar la cantidad de azúcar que queda. Este experimento nos permitirá evaluar mejor lo concentradas que son en azúcar estas bebidas y el efecto posterior que pueden tener en nuestra salud, para poder tomar decisiones más informadas sobre nuestra ingesta de azúcar.
Puedes descargar aquí el guion completo de la práctica, por si quieres tenerlo a mano o imprimirlo.
Para salir de dudas, realizaremos un experimento relativamente sencillo, pero, como involucra altas temperaturas, se aconseja la supervisión de tu profesor o profesora durante el proceso.
En primer lugar, etiquetaremos los vasos de precipitados, o recipientes que puedan someterse al calor sin romper, para identificar qué bebida contendrá cada uno. Seguidamente, los colocaremos sobre la placa calefactora o sobre el mechero Bunsen, y añadiremos las bebidas correspondientes. Las pondremos a ebullición y, dependiendo del volumen que echemos, debemos estimar una media hora para permitir que todo el líquido se vaporice. Una vez empiece a hervir, debemos remover para evitar que se pegue al fondo. Los sólidos disueltos no entran en ebullición y no pasan a estado vapor, por lo que quedarán como residuo en el recipiente. Apagaremos el fuego cuando consideremos que ya no queda líquido o apenas.
La sacarosa, o azúcar común, es una molécula compuesta por carbono, hidrógeno y oxígeno. En esta práctica de laboratorio nos proponemos demostrar la abundante presencia del elemento carbono en el azúcar, como molécula orgánica que es. La demostración experimental consistirá en una reacción química que transformará el azúcar en una sustancia sólida negra, que se elevará del recipiente en una forma similar a una serpiente. Para llevar a cabo esta reacción, existen dos métodos diferentes que exploraremos a continuación, de los cuales podréis elegir el más conveniente según disponibilidad de materiales y seguridad adecuada.
Una nota sobre la seguridad: Este experimento debe ser realizado con precaución y utilizando equipos de protección como gafas y guantes resistentes, al tener que manipular reactivos o productos altamente irritantes o corrosivos. Debe ser supervisado por un adulto, en este caso el profesor o profesora a cargo de la actividad. Dado que cualquiera de las reacciones es exotérmica y puede desprender gases nocivos, se recomienda encarecidamente que esta actividad se realice en un espacio ventilado, preferiblemente en el patio exterior del centro educativo, para garantizar una mayor seguridad para todos los participantes.
Puedes descargar aquí el guion completo de la práctica, por si quieres tenerlo a mano o imprimirlo.
Reacción de combustión de bicarbonato de sodio y azúcar
Materiales: 1 chucharada de bicarbonato de sodio, 4 cucharadas de sacarosa (azúcar común, major si en forma de azúcar glass), arena, recipiente metálico que aguante altas temperaturas (puede ser un molde de aluminio), 50 ml de alcohol etílico, mechero con alargador, vaso de precipitados, cucharilla.
Metodología: Mezcla con la cucharilla el bicarbonato y el azúcar en la proporción indicada (1:4) en el vaso de precipitados, hasta homogeneizar la mezcla. Rellena el molde metálico con la arena y realiza un pequeño agujero o cráter poco profundo en el medio de la arena. Rocía con alcohol la superficie de la arena, desde el centro hacia fuera, sin llegar a los bordes del molde. Coloca la mezcla de reactivos sobre el agujero del centro formando un pequeño montículo y prende fuego a la mezcla con un encendedor alargado. Observa como la mezcla, inicialmente blanca, comienza a tornarse negra y empieza a burbujear y crecer en forma de serpiente.
Nota de seguridad: Ten mucho cuidado con los experimentos que involucren fuego. Realiza este experimento acompañado de un especialista y en un lugar exterior bien ventilado. Ten a mano algún recurso por si tuvieras que extinguir el fuego: extintor, toalla mojada, cubo de agua... Mantente alejado del fuego y no descuides las mangas o el pelo (remángate).
Visualízalo: Puedes buscar algún vídeo en Youtube usando los términos "serpiente de carbono" o su equivalente en inglés "carbon snake". En concreto, el canal de Home Science cuenta actualmente con un vídeo llamado "Black Fire Snake: Amazing Science Experiment" con el que puedes visualizar de antemano un procedimiento similar al que vamos a realizar y lo que va a ocurrir después.
Reacción de deshidratación del azúcar con ácido sulfúrico
Materiales: unos 100 g de sacarosa (azúcar común), 50 ml de ácido sulfúrico concentrado (98%), vaso de precipitados alto, varilla para remover, bandeja, papel de filtro absorbente.
Introduce el azúcar en el vaso de precipitados, y coloca sobre papel absorbente en el centro de la bandeja. Añade el ácido sulfúrico lentamente y remueve un poco con varilla y con mucho cuidado de no salpicar. La mezcla inicialmente amarilla se irá oscureciendo a medida que la reacción transcurre. Al cabo de unos segundos empezará a levantarse una columna de carbón humeante (la serpiente).
Nota de seguridad: Recuerda utilizar guantes resistentes a la corrosión del ácido, y gafas de protección (o mejor máscara) para proteger la cara y los ojos. La reacción produce SO2, un gas muy irritante, por que debes realizar este experimento en un lugar ventilado como el exterior, o bajo la campana del laboratorio.
Visualízalo: Para visualizar esta variante del experimento puedes buscar un vídeo en Youtube. Te recomendamos, por ejemplo, el del canal de Cienciabit: Ciencia y Tecnología titulado "Serpiente de carbono. Deshidratación de azúcar con ácido sulfúrico".
Obra publicada con Licencia Creative Commons Reconocimiento Compartir igual 4.0