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BEBIDAS AUTOCALENTABLES


1. INTRODUCCIÓN
Los envases autocalentables y autoenfriables para alimentos y bebidas son unos dispositivos excelentes como ejemplos de aplicaciones prácticas de la Química.
Estos peculiares envases consisten esencialmente en dos cámaras, una que contiene el alimento o la bebida y otra donde se produce un proceso químico que desprende o absorbe calor. La cuestiónfundamental consiste en que los reactivos permanezcan separados hasta que se desee que se produzca el calentamiento o enfriamiento. Además, es necesario que exista un perfecto hermetismo en la cámara donde se produce la reacción, para que ni los reactivos iniciales ni los productos finales entren en contacto con el alimento.
La aplicación de procesos químicos para calendar bebidas y alimentos seha utilizado desde principios del siglo XX, inicialmente para uso de montañeros y en el ámbito Militar, pero en los últimos años, se han comercializado en España diversas marcas de bebidas de este tipo, accesibles principalmente en estaciones de servicio y algunos supermercados. Estas marcas incluyen bebidas como café solo o con leche, capuchino, té, caldo y chocolate. Una de ellas, se basa en elcalentamiento producido por la disolución de cloruro cálcico en agua, dado que la variación de entalpía de disolución de esta sal en agua es del orden de -82,9 kJ/ mol. El invento del dispositivo correspondiente se debe al ingeniero italiano Francesco Guida,
El mismo fabricante anunciaba la preparación y venta (si bien no comercializadas en España) de bebidas autoenfriables, basadas en elproceso de disolución endotérmico de tiosulfato sódico pentahidratado, Na2S2O3·5H2O, en agua. En este caso, la variación de entalpía de disolución de la sal es del orden de + 47,4 kJ/ mol.
Desde 2009, la empresa española Fast Drinks fabrica, en Venta de Baños (Palencia) bebidas autocalentables que comercializa bajo el nombre de 2GO. Su tecnología se basa en el calor que desprende la reacción químicade hidratación del óxido de calcio, al transformarse en hidróxido de calcio.
En la Fig. 1 se muestran diversos tipos de bebidas autocalentables.


BEBIDA AUTOCALENTABLE CON ÓXIDO DE CALCIO Y AGUA.
Brevemente, en unos cinco minutos, se muestra una bebida autocalentable, se siguen las instrucciones mostradas en la etiqueta y se mide la temperatura que alcanza (previamente, se mide latemperatura del aula). En concreto, la última vez que se realizó la experiencia, la bebida (café solo) pasó de 22,5 ºC a 62,8 ºC.
2.1. Enunciado del problema
La aplicación consiste en el aprovechamiento de la energía desprendida por la reacción química entre el óxido de calcio y el agua, para dar hidróxido de calcio, que sirve para calentar una bebida en un envase algo especial, con un diseño peculiar.En el envase, se determinaron las siguientes masas: óxido de calcio (60,00 g), agua coloreada (23,00 g), bebida de café (206,20 g, ocupando un volumen de 200 mL) y envase (la mayor parte son piezas de hojalata, pero también hay de plástico y una pequeña lámina de aluminio) (100,56 g). Se pide:
a) Calcular los moles de óxido de calcio y de agua que pueden intervenir en la reacción, señalandoclaramente cuál de estas sustancias es el reactivo limitante. Determinar las cantidades de sustancia (en g) del reactivo en exceso y del hidróxido cálcico que se puede formar.



b) Buscar en referencias adecuadas los valores de entalpía estándar de formación, a 298 K, expresados en kJ/mol, de las siguientes sustancias: óxido de calcio (s), agua (l) e hidróxido de calcio (s). Se recomienda buscar,al menos, en una referencia bibliográfica y en otra de alguna dirección de Internet, presentando los distintos valores en una tabla adecuada.




c) Con los datos del epígrafe anterior y los resultados del apartado a, calcular el calor (en kJ) que se desprende, teóricamente, al producirse la reacción.




d) Expresar la temperatura inicial de la bebida (la temperatura del aula) y...