Informe metaestados Carrera de Bioquímica Clínica

Estados metaestables

Vasconez Peña, Erick; Villaruel algo, Diana; Llivisaca Cristian

Carrera de Bioquímica Clínica

1. Resumen

Se definió gracias a la experimentación y posterior observación los estados metaestables del agua. Para esto se realizó una serie de procedimientos, para empezar se sometió a dos hervores a cierta cantidad de agua, se introdujo en dos botellas plásticas, que posteriormente se colocó en el refrigerador y luego de un tiempo se retiró, finalmente se golpeó una botella y a la otra se la regó sobre un cubo de hielo, y se observó. Como resultado de la experimentación en la primera botella se observó que el agua al sacarla del refrigerador seguía en estado líquido pero al ejercer presión sobre el líquido (golpearlo) cambió progresivamente a sólido, y que el agua de la segunda botella se congelaba paulatinamente al regarla sobre el hielo. Finalmente se concluyó que esta experiencia nos permitió definir que  los estados metaestables son estados del sistema aparentemente estables frente a perturbaciones menores, pero cuando dichas perturbaciones son levemente mayores, el sistema sale de dicho estado, cambiando así hacia otra región más estable, como sucedió con el agua, lo que significa que el agua puede encontrarse en fase líquida a temperatura superior o inferior que las correspondientes temperaturas de ebullición y congelación, sin embargo, cambian hacia verdaderos estados de equilibrio termodinámico bajo perturbaciones en este caso cambios de presión.

1. Introducción

Se conoce que una fase puede definirse como una porción físicamente homogénea de que consta un sistema; dicha fase existe bajo ciertas condiciones de temperatura, presión, composición, etc. Si se modifican los valores de estas variables puede aparecer una fase distinta y se habla entonces de transición o cambio de fase (líquido, sólido y vapor) (Sepúlveda, 2014). Sin embargo en la práctica realizada se observó un caso inusual al que se presencia en la vida cotidiana puesto que el método empleado, de colocar agua hervida en dos botellas que fueron colocadas en el congelador y posteriormente retiradas, se observó una permanencia del estado líquido, el cual ante una perturbación tal como un golpe o el estímulo de un hielo fueron necesarios para obtener la fase sólida que se hubiera esperado desde un principio, esto se debe a que estas transiciones llevan asociadas una entalpía de cambio de fase (calor latente) diferente de cero, siendo ésta la energía que hay que transferir al sistema para que se produzca el cambio de una fase a otra. Como la energía no puede transferirse instantáneamente entre el sistema y su medio, en el sistema aparece un régimen de fases mezcladas en el cual hay coexistencia de las dos fases en equilibrio lo que nos conduce a los estados metaestables (UCM, 2012). Los cuales no son verdaderos estados de equilibrio termodinámico y evolucionan rápidamente hacia verdaderos estados de equilibrio estable bajo cualquier perturbación del sistema, lo cual fue presenciado en la experimentación.

Por ende la relevancia de la práctica radica en comprender la existencia de estados inestables como en este caso de superenfriamiento que se evidenció cuando el líquido permaneció sin solidificar por debajo de su temperatura de solidificación pero que espontáneamente tras una perturbación recuperó la estabilidad hacia un estado sólido, cabe recalcar que si bien las perturbaciones empleadas en el sistema fueron un golpe y el empleo de hielo no es el único, estas no son el único medio para obtener la transformación debido que al hablar de perturbaciones se resalta la aplicación de cualquier actividad para este fin.

1. Métodos

1. Materiales

2 botellas de 250mL de plástico

Olla para hervir

Embudo

Congelador

1. Reactivos

Agua

1. Métodos

Se hirvió agua hasta ebullición en una olla durante un par de  minutos, esto se dejó reposar durante tres minutos y de nuevo se llevó a ebullición durante un par de minutos más, el agua hirviendo se vertió con la ayuda de un embudo en un par de botellas de 250mL y se las colocó en un congelador de temperatura de -8 grados centígrados, como control se usó cubos de hielo a lado de las botellas, esto se dejó reposar por 3 horas; posteriormente al reposo, se separó las botellas plásticas, a una de estas se le dio un golpe leve y se observó lo que sucedía, en el caso de la segunda botella, previamente se ubicó una lavacara y un hielo en ella, se vertió el contenido de ésta encima del hielo dentro de la lavacara y se observó lo que sucedía.

1. Resultados

Se observó el estado en el que se encontraba la primera botella el cual era líquido, esto a pesar de que se la colocó a temperatura muy baja,  sin embargo al  darle un golpe seco y leve se observó un cambio de estado fugaz, pasando de líquido a sólido muy rápidamente. Es decir obtuvimos un líquido superenfriado.

En la segunda botella se observó también que se encontraba en estado líquido a pesar de ser sometida a muy bajas temperaturas, al realizar el vertido sobre una lavacara con un hielo en su centro, el agua presente en la botella comenzó a solidificarse sobre el hielo de manera muy rápida, tan solo al tocar el hielo se volvía sólida y con un aspecto de granizo. Es decir obtuvimos un líquido superenfriado.

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