Conoce la nueva herramienta de Lab4Chemistry: El Inspector de Color

Nuestra percepción del mundo depende de lo que nuestros sentidos pueden captar: formas, texturas, sonidos, aromas, sabores y… ¡colores! Los colores son percibidos por la retina, sector del globo ocular con presencia de dos tipos de células fotosensibles. Los bastones son capaces de percibir siluetas, formas y sombras, mientras que los conos son responsables de la visión de colores, percibiendo longitudes de onda de verdes, rojos y azules. Pero, ¿Qué son las longitudes de onda?

Cuando los electrones saltan de un nivel con alta energía a otro con baja energía dentro de los átomos, se liberan fotones que viajan casi a 300.000 Km/s. Cada uno de estos fotones genera un campo electromagnético por donde viajan ondas con diferentes longitudes. Algunas de estas ondas son incluso más pequeñas que un átomo, como la radiación ultravioleta, y otras de hasta kilómetros de longitud, como las ondas de radio. Nuestro ojo es capaz de percibir un solo tramo de este espectro electromagnético entre las longitudes de onda del color violeta hasta aquellas correspondientes al color rojo. 

Así, la luz blanca se considera una mezcla de todos los colores o longitudes de onda del espectro visible. Cuando la luz incide sobre la superficie de un objeto, este puede absorber o reflejar alguna o todas sus longitudes. Si todas las longitudes son absorbidas, se observará un objeto negro, mientras que si todas son reflejadas se verá de color blanco. Por lo tanto, si vemos un objeto de color verde, significa que este está absorbiendo todas las longitudes, excepto la de color verde, la cual está siendo reflejada. Esta onda llega a nuestra retina y es captada por el cono de color verde, el cual transforma dicha energía en un impulso nervioso que viaja a nuestro cerebro y se interpreta en la corteza del lóbulo occipital.

¿Por qué no vemos todos los objetos del mismo color?

Como se mencionó anteriormente, el color que percibimos depende de la longitud de onda que recibimos en nuestra retina. Sin embargo, esto depende de los cromóforos presentes en un objeto. Los cromóforos son sectores de una molécula sensibles a la luz y por lo tanto, responsables de su color. También pueden definirse como una sustancia que tiene electrones capaces de absorber energía y excitarse a diferentes longitudes de onda. En bioquímica se reconoce que la estructura básica de un cromóforo es un grupo pirrol, cuya forma puede presentarse en pirroles no metálicos de cadena abierta (como los carotenoides y antocianinas) o bien pirroles en anillo (porfirina) con un ión metálico en medio, como la hemoglobina (con un catión de hierro) o la clorofila (con un catión de magnesio). 

Debido a la presencia de cromóforos en los pigmentos, es que normalmente estos son utilizados como indicadores en diferentes tipos de reacciones. Al ser sensibles, a las modificaciones del medio, como el pH, es posible alterar la composición de dichos pirroles, modificando el color que reflejan. Así mismo si ganan o pierden electrones (se reducen u oxidan), también se podrá observar un cambio en su coloración, pudiendo por lo tanto, observarse un cambio de color en la sustancia. 

Otro mecanismo para la producción de colores en química, tiene que ver con la incineración de metales. Cada metal tiene un rango de emisión de fotones cuando sus electrones se excitan. Este punto, se utiliza como fundamento para la producción de espectáculos pirotécnicos, en los cuáles se sintetizan sistemas con pólvora y alguna sal. Cuando la pólvora explota, los electrones del metal de la sal se excitan y liberan fotones de un color característico, propiciando hermosos espectáculos en el cielo.

¿Cómo el estudio de los colores repercute en la enseñanza de la Química?

Teóricamente existen un sinnúmero de reacciones y procesos químicos que ocurren cotidianamente, sin embargo, muchos de ellos requieren un nivel de abstracción importante. Johnstone (1991) plantea que los conocimientos químicos deben representarse en tres niveles: Macroscópico, microscópico y simbólico. Si pensamos en los estados de agregación del agua, a nivel macroscópico pensamos en hielo, agua líquida y vapor. A nivel molecular (microscópico) podemos pensar en el grado de movimiento que tienen las moléculas de agua y las interacciones intermoleculares que ocurren entre ellas en los diferentes estados, mientras que si pensamos a nivel simbólico podemos situarnos en la representación por medio de una ecuación del paso de agua sólida a líquida y de esta a gaseosa considerando sus los valores entálpicos. 

Lamentablemente la investigación en didáctica de las ciencias, ha mostrado que la enseñanza de la química se ha enfocado en la comprensión del nivel simbólico, lo cual no tiene sentido sin la representación de los niveles anteriores. 

Una forma de solucionar esta situación es intencionar la enseñanza de la química en la observación y descripción de fenómenos macroscópicos para luego encontrar su significado microscópico y su representación simbólica. Desde este punto de vista, analizar el cambio de color en una reacción podría ser un buen acercamiento. 

Debido a todo lo anterior es como compañía hemos diseñado el Inspector de Color, de Lab4Chemistry, herramienta que puede detectar los cambios en el color de una o más sustancias y la intensidad de este a lo largo del tiempo. La toma de datos comienza con la selección de la cantidad de muestras y el intervalo de tiempo en que se quiere capturar una fotografía. Posteriormente comienza la captura de una secuencia de fotografías durante un periodo de tiempo y, finalmente, el procesamiento de las imágenes capturadas. Estos resultados son graficados y presentados en una tabla de datos que podrás exportar a un archivo. 

Con esta herramienta tendrás la posibilidad de proponer explicaciones microscópicas a fenómenos macroscópicos, considerando cambios y estados intermedios que pueden ser difíciles de percibir utilizando sólo nuestro ojo. Así mismo podrás modificar variables fisicoquímicas capaces de alterar el transcurso de una reacción, su velocidad o equilibrio, midiendo varios sistemas de manera simultánea permitiendo compararlos. Inmiscúyete con nosotros en el fascinante mundo de las reacciones químicas, la cinética, el equilibrio químico y muchos otros tópicos en los cuales puedes profundizar.