Luis nos pregunta:

¡Muy buenas!,

En primer lugar quería felicitaros por vuestro blog, uno de mis favoritos y en el que explicáis muy bien las cosas a la gente que es curiosa pero no de ciencias.

Mi pregunta me surgió hace tiempo, y tiempo que llevo con ella apuntada en la cabeza para planteárosla:

Imaginemos que vamos en un avión capacitado para alcanzar mucha mas altura de lo normal, a tal altura que la presión baje tanto que el agua pueda hervir a los 40 grados centígrados. Pues una vez ahí, nos da por cocinar unos macarrones. La pregunta es: ¿Necesitaría llegar a X temperatura la pasta para que se cocine o simplemente con el hecho de estar el agua hirviendo a pesar de estar “templada” es suficiente para cocinarla? O al revés, ¿ bajo mucha presión y con agua muy caliente (mas de 100 grados) pero sin hervir se cocinarían unos macarrones, o la clave es la ebullición?

Espero que os resulte interesante la pregunta, me muero por saber.

Muchas gracias, un saludo,

Luis:

El hecho de que un líquido hierva sólo significa que su presión de vapor (de la que ya hablamos en CPI: Evaporación) se ha igualado con la presión del aire exterior. La pasta no “sabe” que el líquido a su alrededor está hirviendo. Sólo “sabe” que hay agua y a qué temperatura está. Así que en realidad nos da igual cocer pasta con agua a 80 grados sin que llegue a hervir en Alicante que con agua a 80º hirviendo en las faldas del Everest.

Para lo que sigue ruego la ayuda de lectores versados en ciencia de los alimentos, por si meto la pata. Cito de mi referencia 2:

La pasta normalmente se hace de harina, huevos, sal y agua. La mayoría de la pasta se hace de semolina o de sémola de trigo duro, un tipo de harina de trigo, pero también se pueden utilizar otros cereales como maíz, arroz, quínoa, espelta, y trigo poulard o australiano. Estos cereales alternativos rinden pastas más blandas y pegajosas, pero que son una buena alternativa para la gente con alergias/intolerancias al trigo (celiaquía).

Otros tipos de pasta se hacen con el cereal de trigo integral, lo que hace que la pasta sea más oscura y más nutritiva, o de trigo con otras harinas, incluyendo harinas no procedentes de cereales, como la de soja.

Los huevos se utilizan para mejorar la calidad tecnológica de la pasta. El huevo no solamente enriquece a la pasta desde el punto de vista nutricional y organoléptico, sino que también tiene una función tecnológica, ya que el huevo hace que la masa sea elástica, blanda y resistente.

El agua se utiliza normalmente para la masa y hacer posible el moldeado. Durante la etapa de secado es cuando la mayor parte del agua se elimina. La sal se le añade por el sabor.

Cuando echamos esta pasta al agua, siempre se acabará haciendo ablandando. Da igual que el agua hierva o no, da igual su temperatura. La pasta de trigo acabará absorbiendo el agua y haciéndose ablandándose. Cuando andaba dándole vueltas a tu pregunta, se me ocurrió hacer pasta con agua que no llegar a hervir, pero directamente me fui al extremo: echar pasta en un vaso de agua del grifo y ver si se quedaba dura o absorbía el agua. El resultado después de una noche en un vaso de agua a temperatura ambiente está en el siguiente vídeo. El vídeo es un poco aburrido, pero ya que me había tomado la molestia de hacerlo pensé que por qué no compartirlo. La pasta se ablanda:

La pasta estaba demasiado blandosa como para disfrutarla, pero estaba claramente comestible [Actualización: Está blanda y comestible pero sigue estando cruda. Ver comentario 2]. O sea, que se puede “hacer” pasta sin agua hirviendo. Por tanto, estimado Luis, ni son los 100 ºC ni es el hervor. Es el agua. Obviamente, cuanto más caliente esté el agua, más rápidamente se hará la pasta (la absorción y la solubilidad suelen aumentar con la temperatura). Por eso se recomienda hervir. Y supongo que también por el asunto de la amilosa, del que hablamos ahora mismo.

También se habló en CPI hace un tiempo de por qué las galletas se ablandaban antes en leche caliente que en leche fría: Galletas que se reblandecen.

Como datos CPI adicionales, puede verse en la siguiente imagen cómo la pasta se queda con un color blanquecino que no es habitual cuando se hierve:

Este color blancuzco se debe a que de los muchísimos componentes de la semolina, hay uno, la amilosa, que se disuelve en agua hirviendo pero no en agua a temperatura ambiente. Es la responsable de ese tono blancuzco de la pasta cuando no hierve el agua y es la responsable de la leve turbidez del agua hervida cuando sacamos de ella la pasta.

En la misma imagen se aprecian las burbujas de oxígeno que desprende el agua cuando se la deja toda la noche al fresco, burbujas de las que ya hablamos en CPI: Más burbujas.

Para leer más:

1.- Semolina, en la Wikipedia
2.- Ingredientes de la pasta
3.- Ask a Scientist: Pasta

Actualización 2: Gracias a los lectores por ponerme sobre la pista. Investigando llego a una página que cuenta lo que vienen ustedes diciendo en los comentarios: hace falta una temperatura mínima para que se desnaturalice la amilosa y la pasta “se cocine”.

Los dos componentes principales de la fécula de la pasta son la amilosa, de la que ya hemos hablado, y la amilopectina.

La amilosa tiene la siguiente composición:

Y se organiza en espirales:

La amilopectina, que es la que da consistencia a la pasta y entre cuyas moléculas querda atrapada el aguaa bsorbida, tiene esta composición:

Y se organiza en estructuras ramificadas:

La fécula se encuentra tanto en el trigo como en el maíz y las patatas. Los porcentajes entre amilopectina y amilosa varían entre las diferentes variedades. El aspecto de la fécula de maíz es el siguiente:

Antes de la desnaturalización, los gránulos de fécula tienen este aspecto:

Tras la desnaturalización, la amilosa sale del gránulo, como ya sabíamos, que queda con este aspecto:

Y los diferentes gránulos forman un gel con agua en su interior:

La temperatura mínima para que esto ocurra ronda los 62º-70º, tal y como habían aventurado nuestros lectores. Son ustedes unos hachas.

Fuente: Starch , de CatLab.

Título: Cuestiones curiosas de ciencia
Autor: Scientific American (Ed.)
Tema: Divulgación científica
Editorial: Alianza
Páginas: 270
ISBN: 978-84-206-6051-6
Idioma: Español
Traductora: Dulcinea Otero-Piñeiro

Otro estupendo libro a cuyo espíritu se apuntó CPI. Un montón de lectores mandan preguntas a la revista Scientific American (en español, Investigación y Ciencia), donde cada pregunta es respondida por un especialista en la materia (a veces, incluso, por el premio Nobel cuya investigación respondió a la pregunta formulada).

Hay unas cuantas preguntas, muchas, que son realmente interesantes: ¿Cómo se mide el peso de un planeta? ¿Cómo sobreviven los delfines y las ballenas si se pasan el día bebiendo agua salada? ¿Por qué muchos perros y gatos aparecen con los ojos azules o verdes en las fotos con flash, en vez de rojos? ¿Cómo conseguía levantarse el T. Rex con esas patitas delanteras tan pequeñas? ¿Cómo se produce una resaca? ¿Por qué marea leer en el coche? ¿Por qué no hay cáncer de corazón? ¿Por qué en ocasiones el arco iris se ve más grande que en otras?

Es un libro muy cortito pero muy aprovechable. El único defecto que le veo es que a veces las respuestas son demasiado cortas, dejándonos con ganas de más o, en un par de ocasiones, simplificando demasiado. Ejemplo: El cielo es azul porque absorbe más el rojo, igual que el agua del mar. Uf. En Malaciencia Alf lo hizo mucho mejor al explicarlo: El color del cielo en Malaciencia.

En cualquier caso, cualquier libro que comparta el espíritu CPI me parece bueno, aquí reconozco que no soy imparcial. El hecho de que muchas preguntas dispares tengan respuestas basadas en lo que la humanidad ha ido observando a lo largo de la historia me parece increíble. Einstein ya lo dijo mejor:

Lo más incomprensible del Universo es que sea comprensible.

Albert Einstein

Aunque en mi opinión son mejores los dos tomos del NewScientist, ¿Hay algo que coma avispas? y Why don’t penguins’ feet freeze, este libro me sigue pareciendo imprescindible.

Título: El secreto de la Química
Autor: Gianni Fochi
Tema: Química, Divulgación científica
Editorial: Robinbook (Ma non troppo)
Páginas: 237
ISBN: 84-95601-27-3
Idioma: Español
Traductora: María Àngels Oliva
Revisión técnica: Elias Kateb

Al comenzar a leer este libro no me gustó. Nada. El estilo era entrecortado, mezclaba conocimientos de primaria con otros de química analítica de segundo de carrera (digo yo que de segundo, porque ni idea) en la misma frase y en general no conseguía atraerme. Los primeros capítulos están menos ensamblados, en mi humilde opinión, que los siguientes. Pero a medida que avanzaba el libro mejoraba y mejoraba. Y me ha acabado gustando mucho.

Hay libros de divulgación (los de Sagan, los de Asimov, los de Paul Davies, los de Brian Greene, el de Bill Bryson…) que te embarcan inmediatamente en un viaje que estás deseando comenzar, nada más leer el estilo, la ambientación de los temas, las explicaciones y las analogías que usan. Hay libros con clase y señorío. Éste no es de esos, pero no por ello es malo. El estilo es diferente. No llega a ser un estilo de libro de texto, pero es más distante, o al menos no llegó a conectar conmigo.

Hay frases por el libro que asustan:

De este modo se destruyen ciertos enlaces fuertes (los de la cadena, los de carbono -hidrógeno y los del interior de la molécula diatómica de oxígeno). Esto requiere energía y, por tanto, contribuye con términos positivos al ΔH positivo, y una Δ así, como hemos visto en el capítulo 6, si no prevalece el término entrópico de efecto opuesto, da lugar a un ΔG positivo, que impide el desarrollo de la reacción. Pero no olvidemos que se generan en abundancia los nuevos enlaces mencionados. El conjunto gana gran estabilidad; en otras palabras, sumados todos los factores, el ΔH resulta negativo.

¡Uf!

El libro contiene un montón de conocimientos sobre química y cómo la usamos en la vida cotidiana. Pero un auténtico montón, estimados lectores. Es un libro que hay que leer con cierta calma porque habla de un montón de cosas sin apenas pausa para respirar. Desde el tamaño apropiado de las partículas de sales de plata que había en las primeras cámaras fotográficas (no menos de 80 Ångstroms, no más de 150) hasta el porqué del éxito del perfume Chanel nº 5 (grandes dosis de aldehídos alifáticos de cadena larga hacían y hacen que sea potente y persistente), pasando por la mecánica cuántica que hay bajo el capó de la química, la lluvia ácida, los orígenes de la química y su separación final de la alquimia y la medicina, las siliconas, por qué huelen como huelen cuando se secan y sus miles de aplicaciones… un montón de datos.

Una frase que me encantó:

Si la Naturaleza fuera una empresa química y pidiera hoy permiso para usar uno de sus antiparasitarios, no se lo concederían

En general, bien. Muy entretenido. A veces un poco técnico, a veces un poco embarullado pero siempre interesante y con multitud de datos sobre cosas cotidianas muy relacionadas con la química.

Mi nota: Interesante y entretenido.

Ángel nos pregunta:

Soy físico (bueno, de momento solo un modesto estudiante de doctorado [Remo añade: ¡Dilo con la cabeza bien alta! ]) y mis amigos suelen asaltarme con dudas CPI de vez en cuando. Hace poco me hicieron esta pregunta y, la verdad, no supe qué explicación darles. Así que si podéis ayudarme a resolver esta duda, os llevareis todo el crédito ante mis amigos

¿Por qué el agua aviva el fuego al quemarse el aceite de una sartén?

Y ya que os escribo, aprovecho para felicitaros por el excelente blog que mantenéis. Os ganáis mi admiración con cada post

Buena pregunta, Ángel. Comencemos diciendo que el aceite en sí, en estado líquido, no es inflamable, sino que lo es la mezcla de su vapor con el oxígeno. Esto ocurre en general para todos los líquidos inflamables. Para que algo arda hace falta que se combine con oxígeno (aunque no siempre, como veremos en pocos días), y cuando las moléculas de aceite están en estado líquido digamos siendo sólo aproximadamente rigurosos que son más atraídas por sus compañeras, otras moléculas de aceite, que por las moléculas de oxígeno que pululan por el aire. En fase vapor, en cambio, sí pueden combinarse y es ahí cuando se produce la reacción, siempre que la temperatura sea lo suficientemente elevada.

La temperatura de ignición (punto de inflamabilidad) es aquella a partir de la cual un líquido se evapora lo suficiente como para poder arder en aire si se le acerca una llama o chispa. Para la gasolina, por ejemplo, esta temperatura es de 40ºC bajo cero. Un líquido es inflamable si su temperatura de ignición está por debajo de 37ºC y es solamente combustible si su temperatura de ignición está entre 37ºC y 93ºC.

El grado de inflamabilidad de un líquido lo da, por tanto, su capacidad de evaporarse. Cuanto más se evapora un líquido si lo dejamos en un vaso, más vapor habrá en el aire circundante, y por tanto más fácil será que se inflame. Sabemos también que los líquidos se evaporan más a mayor temperatura (varios artículos en CPI sobre evaporación y condensación: I, II, III).

Además, hay que decir que un líquido es más inflamable si está en forma de aerosol (pequeñas gotitas suspendidas en el aire) que si está en el fondo de un cazo, porque una pequeña gota, al tener toda su superficie al aire, por así decirlo, libera más eficazmente moléculas de vapor que un líquido en un recipiente.

El aceite (de oliva, por poner un ejemplo) tiene su punto de ignición en unos 300ºC, más o menos. Dato CPI: Antes de llegar a 300ºC habrá pasado por el punto de humeo, temperatura a la que el aceite empieza a echar humo (lógicamente) y que oscila entre los 190ºC y los 210ºC dependiendo de varios factores (la pureza, entre ellos). Dicho esto, sólo queda resaltar que el aceite en una sartén puede tranquilamente alcanzar temperaturas de más de 300ºC, por lo que es perfectamente posible que una gota salte de la sartén y se acerque a la llama, que está a mucho más de 300ºC, poniéndose a arder, como muchos hemos comprobado.

Así las cosas, nos vamos acercando al meollo de tu pregunta, Ángel: cuando en una sartén con aceite a más de 300ºC se produce un fuego y tiramos agua, ¿qué ocurrirá? El agua, como todos sabemos, hierve a 100ºC, por lo que al arrojarla al aceite se evaporará rápida y violentamente, pasando de líquido a vapor. El vapor ocupa más volumen que el líquido a una presión dada, por lo que una gota de agua que llegue a caer en el aceite de la sartén provocará una salpicadura bastante violenta al expandirse, lanzando multitud de gotitas de aceite por todos lados. Estas gotitas de aceite son más fácilmente inflamables, como hemos visto antes, por lo que en realidad lo que conseguiremos será una llamarada espectacular causada por todo el aceite que antes estaba en la sartén y que ahora vuela en todas direcciones impulsado por el agua que pasa bruscamente de fase líquida a fase vapor.

Para saber más:
1.- Punto de inflamabilidad (en inglés está mucho más desarrollada: Flash Point )
2.- Punto de humeo de un aceite.
3.- Preguntas y respuestas sobre líquidos inflamables .
4.- Y otra página parecida sobre sustancias inflamables .
5.- Fire Point (¡Gracias, Chemist!). Temperatura más alta que la de inflamabilidad y que se caracteriza porque el fuego se mantiene aun retirando la fuente de ignición.

Como siempre que CPI sale de sus reducidos dominios, rogamos a nuestros lectores curtidos en estas lides que nos ayuden con las meteduras de pata/incorrecciones que se hayan podido colar. Gracias por adelantado, estimados lectores.

Actualización: PeloCabra (¡gracias!) nos deja este vídeo muy bueno y bastante impactante que muestra cómo se debe apagar un fuego en la cocina.

Tras ver este vídeo, aparece otro en los relacionados de Youtube, que muestra de nuevo lo que el agua puede hacerle al aceite en llamas:

Antes de empezar, hay que decir que la mayor parte del mérito de esta entrada es de chemist, forero CPI de los veteranos, quien no sólo localizó la fuente primaria, sino que me hizo el favor de conseguirla y mandármela. Pipistrellum colaboró enviando el vídeo a cámara lenta de los Mentos. Muchas gracias a ambos.

Una de nuestras pequeñas obsesiones en CPI son las reacciones que se producen entre los caramelos Mentos y la Cocacola, como bien saben nuestros lectores más veteranos. Desde aquella entrada inicial de Patxi, que nos encantó a todos, hasta el dominó mentos, pasando por las coreografías más espumosas, la reacción de los caramelos con el refresco siempre nos ha llamado la atención.

Para ponernos en antecedentes, veamos un vídeo a cámara lenta que supuestamente es un anuncio de los Mentos (lo parece, pero no lo he podido comprobar). No presta tanto detalle a la generación de burbujas como me gustaría, pero está bien:

Pues bien. Hoy volvemos a retomar el asunto, pero desde una perspectiva científica. ¿Qué ocurre realmente cuando dejamos caer un caramelillo de estos en una cocacola? Hoy veremos un ejemplo de cómo funciona el método científico. Recordemos qué es eso del método científico, a grandes brochazos:

1) Se observa un fenómeno o un conjunto de fenómenos en la naturaleza y se sospecha que pueden deberse a un ley común
2) Se plantea una hipótesis, basada en esta ley, sobre lo que pasará al hacer un experimento
3) Se hace el experimento tal y como se planeó y se comparan los resultados con las predicciones

Si los resultados del experimento coinciden con los predichos, vamos por buen camino. Si no, hay que ver si el experimento se ha hecho bien. Y si se ha hecho bien, entonces nuestra hipótesis, por mucho que nos gustara, hay que tirarla a la basura y buscar otra.

En un artículo publicado en el Journal of Chemical Education, un grupo de profesores de química cuenta que propuso a los alumnos enfocar el tema de los mentos y la cocacola desde la perspectiva del laboratorio, con gran alegría de los estudiantes. Prmero, observaron el fenómeno. Se anotaron unos cuantos datos, como la temperatura, la cantidad de cocacola que quedaba dentro de la botella, la altura de la columna de espuma… También se observó cómo quedaban los Mentos tras la reacción, cosa importante para los experimentos que se plantearon luego. Se pasaba a la fase 2: ¿Qué puede provocar ese surtidor de espuma al poner en contacto los Mentos y la Cocacola? Los estudiantes se reunieron en grupos y propusieron lo siguiente (hicieron sus hipótesis):

Uno de los compuestos de los mentos reacciona con el anhídrido carbónico (CO₂) del agua.

Hay algún tipo de reacción entre la cubierta exterior de los Mentos y la Cocacola.

La cocacola sale de la botella al añadir los mentos porque una reacción entre ambos provoca la liberación de gas

Algo en el recubrimiento de los Mentos provoca una reacción con la cocacola light que libera CO₂.

Los ingredientes del recubrimiento de los Mentos reaccionan frmando burbujas y aumentando la presión, lo que provoca que la cocacola salga disparada de la botella.

De alguna manera, los Mentos extraen CO₂ de la Cocacola

La cubierta de lso Mentos reacciona con el ácido fosfórico de la Cocacola, haciendo que el CO₂ se libere rápidamente.

Como ven, son hipótesis de infantería, entre las que se ven algunas que hablan específicamente de la cubierta de los Mentos, pues al mirar cómo quedaban se podía observar que la cubierta estaba parcialmente disuelta.

Se les dijo a lops grupos que entre todos debían conseguir una hipótesis común. Finalmente, la clase se puso de acuerdo en que la hipótesis que explicaba los que acababan de ver era la siguiente:

Hay una reacción física o química entre la cubierta de los Mentos y algún componente de la Cocacola Light, y esta interacción causa la rápida liberación del CO₂ de la Cocacola.

Una vez planteada la hipótesis, hay que hacer experimentos que puedan falsarla, esto es, demostrar que es falsa. Hay que poner a prueba nuestra hipótesis y ver si resiste la prueba del experimento. Si ya en teoría nada de lo que podamos hacer puede demostrar que la hipótesis es falsa, no merece la pena ponerse a experimentar (ejemplo: unos pequeños unicornios hacen salir las burbujas de la cocacola, pero los unicornios son invisibles si se les intenta observar con microscopio).

Se propuso una batería de experimentos para poner a prueba todas las afirmaciones de la hipótesis:

Se tirarán cantidades iguales de caramelos Mentos en:

– Cocacola Light
– Cocacola Light sin cafeína (para ver si el componente crucial es la cafeína).
– Cocacola normal (Para ver si algún ingrediente específico de la Cocacola Light es crucial).
– Cocacola Light sin gas (para ver si el CO₂ es crucial).
– Agua con gas (para ver si con sólo el gas basta o es necesario algo más).
– Agua destilada (para ver si es sólo el agua lo necesario)

Además de los caramelos mentos, se harán pruebas con:

– Mentos sin azúcar (probamos si el azúcar es crucial)
– Mentos de frutas (para ver si la menta es crucial)
– Mentos sin su cubierta (para ver si la cubierta influye)
– Una piedra del tamaño y peso aproximado de un caramelo Mentos (para ver si es la caída y posterior salpicadura lo que saca el gas de la Cocacola)

Como ven, unos experimentos bien pensados para poder distinguir con precisión, dentro de lo posible, qué influye y qué no. Se dice muchas veces que en Ciencia lo difícil no es encontrar las respuestas, sino saber qué preguntas hacer. Los experimentos se diseñaron con habilidad, dentro de los escasos medios disponibles, para poder discernir qué está pasando. Hay muchos experimentos cuyo resultado parece obvio a priori (por ejemplo, tirar la piedra al agua). Aún así, hay que hacerlos: no sólo nos servirán para mejorar la habilidad experimental y buscar posibles fuentes de error. A veces, sólo a veces, nos llevaremos sorpresas.

Los chicos se lo pasaron bien haciendo experimentos, por lo que se puede deducir de las fotos (el detalle de las gafas de protección para trabajar con la peligrosísima Cocacola es gracioso, pero es bueno acostumbrarse a utilizar algunas medidas de seguridad aunque en ese momento no sean estrictamente necesarias):

Y ¿cuáles fueron los resultados?

¿Les parece que de estos resultados podemos llegar a algo? Sí, aunque nos falten medios para averiguarlo todo. Así que, con los datos de los experimentos, la hipótesis queda confirmada. Siendo una hipótesis tan general, aún no sabemos con este experimento qué es exactamente lo que pasa, pero estamos más cerca y, sobre todo, podemos decir por qué estamos más cerca.

Los Mythbusters hicieron un programa sobre esto, y fueron añadiendo uno a uno los ingredientes de los Mentos a la cocacola, para ver cuál la hacía saltar. Al final, es una combinación de factores. Básicamente, la disolución de los componentes de la corteza en la Cocacola hace disminuir rápidamente la solubilidad del CO₂ en ésta, por lo que se produce una rápida liberación del gas. Si la Cocacola tiene azúcar, esta reacción es más lenta. Influye el que la corteza de los caramelos sea rugosa, por ejemplo, cosa que no se podía verificar utilizando los ingredientes “en bruto”. En el artículo que enlazo al final se cuentan muchas cosas interesantes, como por ejemplo que la sal de mesa es aún más eficaz que los mentos para conseguir este “efecto fuente”.

Así funciona la ciencia, muy a grandes rasgos. Para poder hacer una afirmación hace falta haber hecho los deberes antes. Y a veces los deberes son divertidos y todo

Para saber más:

1.- Mentos and the Scientific Method: A Sweet Combination . El artículo original (sólo el resumen, pues el artículo completo es de pago).

2.- Entrevista con los Mythbusters donde hablan de los experimentos con los Mentos que hicieron en uno de sus programas (aquí hay un vídeo que muestra el primer minuto de ese programa. Si algún lector localiza/fabrica el vídeo enlazable, se lo agradeceré mucho). Actualización: JLPino nos deja en su comentario un enlace al vídeo completo (para descargar de Megaupload). ¡Muchas gracias!