PREPARACIÓN DE UNA PINTURA COMO DIVULGACIÓN DE LA QUIMICA Y RECURSO DIDÁCTICO

Autores:

José Antonio Martínez Pons

La mayoría de las pinturas habituales constan por lo menos de tres componentes, pigmento, secante y disolvente, pueden además contener otras sustancias como cargas acelerantes o retardantes del secado etc.

La pintura que se preparará tendrá como base el pigmento “verde de malaquita” preparado por los propios estudiantes

La malaquita natural es un mineral de color verde azulado, químicamente es dihidroxicarbonato de cobre (II) Pura contiene un 54,7% en peso de cobre (puede pedirse a los estudiantes que lo comprueben) y es fácil su reducción por tanto es una buena mena del cobre. Es de fácil pulido y por eso se usa como piedra ornamental, sin embargo, su dureza relativamente baja (3,9 a 4 en la escala de Mohs) no la hace útil en joyería ni bisutería. ( Recuérdese el poema de Rubén Darío “ A Margarita Gautier”)

PREPARACIÓN DE LA MALAQUITA

El pigmento que se preparará tiene la misma composición química que la malaquita natural. No debe confundirse con el color verde malaquita o verde victoria que es un pigmento artificial de fórmula C₂₃ H₂₃ N₂ Cl₂ perteneciente a la amplia familia de colorantes derivados del trifenilmetano.

Se partirá de sulfato de cobre (II), se suele presentar en forma de hermosos cristales azul oscuro.

Se preparará una disolución de sulfato en agua aproximadamente 1 M. En clase Puede tenerla preparada el profesor o pueden preparar los estudiantes, pero esta preparación lleva algún tiempo la experiencia del autor que entre una cosa y otra puede durar una sesión, en cuyo caso habría que dejar la disolución rotulada hasta la sesión siguiente. Al pesar el sulfato se debe tener en cuenta el agua de cristalización al pesar los cristales. Una vez disuelto deberá filtrarse para eliminar posibles impurezas. Conviene filtrar la disolución. Si se advierte restos color ocre el profesor acidificará

Se trata de un proceso en varias etapas por lo que los visitantes en alguna etapa del proceso utilizarán productos conseguidos por anteriores visitantes quedando sus productos a disposición de los que vendrán después

La reacción que tiene lugar

VER FOTO REACCIÓN

Se verterá en un vaso de plástico de 100 mL por lo menos, unos 20 ml de disolución de sulfato Se añadirán una cucharada de café de bicarbonato de sodio comercial. Se observará como inmediatamente se produce una intensa efervescencia. ¿Por qué? Luego la disolución se enturbia y cambia de color. La reacción dura bastante tiempo. En la práctica se dejará apartada y si es necesario, rotulada y se continuará con otra disolución.

Se preparará un filtro de papel y se filtrará la disolución, recogiéndose el filtrado. (Fig. 2)

Se observará el color de las aguas madres y se comparará con el de la disolución de sulfato

¿Ha cambiado? ¿Cómo y por qué? ¿Queda algo de sulfato presente en las aguas madres? ¿cómo puede comprobarse? En este momento se puede introducir el concepto de reactivo limitante y tratar de averiguar cuál ha sido el de esta reacción (Fig. 3)

El precipitado recogido es la verde malaquita que convendrá lavar con agua clara sin sacarlo del filtro ni del embudo.

El paso siguiente es el secado. En un centro de enseñanza puede recogerse cada filtro debidamente numerado y dejarlo que seque durante unos días. También es efectivo secarlo en un horno a 50ºC

Señalar los posibles problemas que puede plantear el experimento y cómo evitarlos.

PREPARACION Y COMPARACION DE LAS PINTURAS.

Se preparará a continuación tres o cuatro pinturas.

Pintura al guache o témpera. En una de las capsulas de la paleta se pondrá una cucharadita de pigmento, puede ser del recién filtrado, que no es preciso que seque y se le añadirán unas gotas de goma arábiga, removiendo cuidadosamente y añadiendo con cuidado un poco de agua. Cuando la mezcla se vea homogénea la pintura está lista.
Pintura plástica: En otra de las capsulas se depositará una cantidad aproximadamente igual de malaquita y una pequeña cantidad de cola vinílica, si es preciso puede añadirse un poco de agua y se procederá como antes. Puede mejorarse el resultado añadiendo al poli acetato de vinilo unas gotas de alcohol etílico o mejor metílico que actuará como plastificante.
Pintura al óleo: En otra cápsula se depositará una cantidad de malaquita seca y si es necesario reducida a polvo con el reverso de la cuchara y se añadirán unas gotas de aceite de linaza, y unas gotas de aguarrás, procediéndose como antes
Pintura al temple de huevo. No se recomienda, pero pude preparase operando con yema de huevo algo diluida en agua y actuando do como en los casos anteriores (Fig. 4).

Es muy importante que los pigmentos estén bien molidos y batir la pintura por lo menos durante unos 10 minutos. Luego se pintaré sobre un papel grueso blanco con cada uno de los preparados y se hará una primera valoración. Se rotulará el papel y se guardará para observar los resultados una vez seca la pintura.

También es importante que se limpie el material, especialmente los pinceles primero con el disolvente adecuado y después, si es necesario, con agua y jabón, procurando no confundir los disolventes.

ASPECTOS CUANTITATIVOS.

En si se desea profundizar en el trabajo este puede desarrollarse cuantitativamente midiéndolas cantidades de reactivo y producto utilizados y verificando el rendimiento de la reacción. Para ello se calculará la cantidad de sulfato midiendo cuidadosamente el volumen de disolución utilizada que se habrá preparado también con precisión, la masa de bicarbonato, normalmente reactivo limitante: Una vez seco la masa de precipitado recogido, que se comparará con el teórico a partir de la cantidad de limitante, ya sea en gramos ya en moles lo que permitirá determinar el rendimiento del proceso. También puede medirse el pH de la disolución inicial y de las aguas resultante del primer filtrado si se mide con papel téngase la precaución de efectuar la lectura por el lado del adecuado. Todo ello requiere un trabajo muy cuidadoso.

¿Qué se pretende demostrar?

En principio la preparación de la pintura es un hilo conductor en el que se pretende mostrar:

Qué es una pintura y de que esté compuesta

Analizar la reacción química entre el sulfato de cobre (II) y bicarbonato de sodio Observando

a.- Preparación de disolución de sulfato 1M observando que es coloreada pero transparente.

b.- Desprendimiento de un gas.

c.- Precipitado de un sólido

d.- Separación entre precipitado y aguas madres

e- Reactivo limitante y en exceso

f, -Cómo se prepara una pintura, papel del dispersante y del disolvente.

g.- Prueba y secado de la pintura

Dirigido a:

Se piensa que la mayoría de experimento pueden dirigirse a cualquier nivel educativo, depende lo que se pretenda y de la profundidad que quiera dársele, así ocurre con este, pero tal como se expone es adecuado para:

Gran Público: Sólo de modo cualitativo
Primaria: Id.
Secundaria (Nivel más adecuado), puede hacerse de modo cuantitativo o al menos semi cuantitativo

Materiales necesarios:

En la idea de mostrar que la química está “en todas partes”, y conscientes de las dificultades económicas de los centros de enseñanza y de la necesidad de recuperación y reutilización de objetos propone materiales sencillos y de fácil consecución. (Fig. 1)

Vaso, pueden ser de plástico. Embudos y filtros sencillos.

Espátula o cucharilla de plástico, pinceles, papel normal.

Sulfato de cobre, bicarbonato de sodio, aceite de linaza, goma arábiga, cola blanca (acetato de polivinilo) Agua y aguarrás,

Recipientes con cierre hermético, puede ser recuperado, por ejemplo, pequeños frascos de mermelada.

Enlaces:

Martínez Pons, José A PREPARACIÓN DE UNA PINTURA COMO HILO CONDUCTOR DE UN BLOQUE DIDÁCTICO TEMÁTICO. Anales de Química volumen 113, número 2, págs. 113 -120 abril –junio 2017. disponible en www.resq.org/anales

Observaciones:

Es conveniente trabajar con guantes, sin embargo, no es preciso hacer las experiencias en un laboratorio, se pueden hacer en al aula con la única precaución de proteger las mesas con un papel de embalar o de periódico y reutilizar bandejas reutilizadas de las que se utilizan en los supermercados par envasado de carnes o frutas.

Aunque tanto el aceite de linaza como la goma arábiga se utilizan en industria alimentaria se debe advertir a los alumnos que los que se han utilizado son de tipo industrial y que no reúnen las condiciones mínimas para su consumo

ANEXO. ¿QUÉ SON LAS SUSTANCIAS QUE SE HAN USADO?

Breve resumen

Aceite de linaza. Es un aceite, por tanto, una mezcla de ésteres de ácidos grasos, que se extrae de la semilla del lino (Linum usitatissimum). Presenta un alto contenido, del orden de 73 % de derivados de ácidos poliinsaturados de la serie del ácido linolénico, (Omega 3 y Omega 6), y además de su utilidad industrial se utiliza en la industria alimentaria y en medicina, pero debe usarse con las debidas precauciones y nunca utilizar aceites industriales en alimentación. El aceite de cártamo deriva de las semillas del cártamo o alazor (Carthamus tinctoricus) contiene ácido linoleico, y presenta utilidades semejantes.

Aceite o esencia de trementina: Se obtiene de la destilación de la resina del pino. Además de sus aplicaciones industriales también tiene aplicaciones médicas, por ejemplo, en medicina popular se empleaba para tratar tópicamente golpes y era un ingrediente principal de un célebre linimento, pero ingerido por vía oral puede ser tóxico. Su composición química depende del tipo de conífera (Pinus) del que se ha extraído y de los procesos de destilación a que se ha sometido, por ejemplo, el P. taeda y el P. sabiniana dan heptano casi puro.

Aguarrás símil o White Spirit: Es un sucedáneo más barato. Se trata de una mezcla de hidrocarburos que se obtiene del petróleo. Su fórmula media es C₁₀H₁₆. Ni una ni otra deben verterse en los desagües domésticos porque son contaminantes.

Goma arábiga, también goma de acacia y en industria alimentaria aditivo E-414 es un polisacárido que se obtiene de la secreción de diferentes acacias como la A. Senegal (goma del Sudán o de Cordofán). Su composición es variable, aunque contiene D-galactosa, L-arabinosa, L-ramnosa y algunos ácidos derivados como el ácido D-glucorónico o el 4-O-metil-D-ácido glucorónico.