10 Experimentos STEM para Hacer con un Laboratorio Móvil

1. El Volcán Químico (Reacciones Ácido-Base)

Objetivo de Aprendizaje

Comprender las reacciones ácido-base y la producción de gases (CO₂) como resultado de reacciones químicas. Relacionar con fenómenos naturales como los volcanes.

Materiales

• Bicarbonato de sodio (50g por grupo)
• Vinagre blanco (200ml por grupo)
• Colorante alimentario rojo o naranja
• Detergente líquido (unas gotas)
• Botella plástica pequeña o vaso de precipitado
• Bandeja para contener el derrame
• Arcilla o plastilina para formar el volcán (opcional)

Procedimiento

1. Colocar la botella o vaso en el centro de la bandeja
2. Si usan plastilina, formar el volcán alrededor de la botella
3. Agregar 3 cucharadas de bicarbonato de sodio a la botella
4. Añadir unas gotas de colorante y detergente
5. Preparar el vinagre en un recipiente aparte
6. Verter el vinagre rápidamente en la botella y observar
7. Registrar las observaciones: burbujas, espuma, sonido

La Ciencia Detrás

El bicarbonato de sodio (NaHCO₃) es una base, y el vinagre contiene ácido acético (CH₃COOH). Cuando se combinan, ocurre una reacción química que produce dióxido de carbono (CO₂), agua y acetato de sodio. El gas CO₂ forma las burbujas, y el detergente ayuda a crear más espuma al atrapar el gas.

Ecuación: NaHCO₃ + CH₃COOH → CO₂ + H₂O + CH₃COONa

Conexión Curricular

6° Básico: OA9 - Investigar experimentalmente los cambios de la materia, distinguiendo entre cambios físicos y químicos.

7° Básico: OA17 - Investigar experimentalmente y explicar las características de los ácidos y las bases.

Extensiones

• Cuantitativo: Medir el volumen de espuma con diferentes cantidades de reactivos
• Variables: Probar con diferentes ácidos (limón, jugo de naranja)
• Investigación: Relacionar con volcanes reales y el CO₂ volcánico

2. Circuitos Eléctricos con Limones

Objetivo de Aprendizaje

Comprender los conceptos de voltaje, corriente eléctrica y circuitos. Experimentar cómo la energía química puede convertirse en energía eléctrica.

Materiales

• 4 limones frescos (mientras más jugosos, mejor)
• 4 clavos de zinc o monedas galvanizadas
• 4 monedas de cobre o trozos de cable de cobre
• Cables con pinzas caimán
• LED pequeño (rojo funciona mejor por requerir menos voltaje)
• Multímetro (opcional pero recomendado)

Procedimiento

1. Rodar los limones sobre la mesa para ablandarlos y liberar el jugo interno
2. Insertar un clavo de zinc y una moneda de cobre en cada limón, separados unos 2 cm
3. Usar un multímetro para medir el voltaje de un solo limón (aproximadamente 0.9V)
4. Conectar los limones en serie: cobre de un limón a zinc del siguiente
5. Conectar el LED entre el zinc del primer limón y el cobre del último
6. El LED debería encenderse con 4 limones en serie

La Ciencia Detrás

El limón actúa como un electrolito (el ácido cítrico). El zinc y el cobre son los electrodos. El zinc se oxida (pierde electrones) y el cobre se reduce (gana electrones). Este flujo de electrones es la corriente eléctrica.

Cada limón produce aproximadamente 0.9 voltios. Al conectarlos en serie, los voltajes se suman, permitiendo encender un LED que necesita alrededor de 2-3 voltios.

Conexión Curricular

6° Básico: OA11 - Clasificar los recursos naturales energéticos en renovables y no renovables.

1° Medio: OA15 - Explicar los fenómenos eléctricos y el funcionamiento de circuitos.

Extensiones

• Comparación: Probar con papas, naranjas, manzanas
• Medición: Graficar voltaje vs. número de frutas en serie
• Aplicación: Investigar sobre baterías y pilas comerciales

3. Extracción de ADN de Frutas

Objetivo de Aprendizaje

Comprender que el ADN es una molécula real presente en todos los seres vivos y aprender técnicas básicas de extracción de biomoléculas.

Materiales

• Plátano o frutilla maduras (1/2 por grupo)
• Bolsa plástica con cierre
• Detergente líquido transparente
• Sal de mesa
• Alcohol isopropílico frío (previamente en congelador)
• Vaso de precipitado o vaso transparente
• Colador o gasa
• Varilla de vidrio o palito de madera

Procedimiento

1. Colocar la fruta en la bolsa y machacarla hasta formar un puré homogéneo
2. Preparar solución de extracción: 100ml agua + 1 cucharada detergente + 1/4 cucharadita sal
3. Agregar 2 cucharadas de solución de extracción a la bolsa con la fruta
4. Mezclar suavemente por 2 minutos (evitar hacer espuma)
5. Filtrar la mezcla a través del colador hacia un vaso transparente
6. Inclinar el vaso y verter lentamente alcohol frío por el borde (mismo volumen que el filtrado)
7. Esperar 2-3 minutos sin mover
8. Observar las fibras blancas que aparecen en la interfaz: es el ADN
9. Usar la varilla para enrollar y extraer el ADN

La Ciencia Detrás

El machacado rompe las paredes celulares liberando el contenido. El detergente disuelve las membranas celulares (que son lípidos). La sal ayuda a que el ADN se agrupe. El ADN es soluble en agua pero no en alcohol, por lo que precipita (se hace visible) cuando agregamos el alcohol frío.

Conexión Curricular

8° Básico: OA1 - Explicar que los organismos están constituidos por células.

2° Medio: OA5 - Explicar la relación entre el ADN, los genes y la información genética.

Extensiones

• Comparación: Extraer ADN de diferentes frutas y comparar cantidad
• Investigación: ¿Por qué algunas frutas dan más ADN que otras?
• Conexión: Relacionar con biotecnología y estudios genéticos

4. El Huevo que Rebota (Ósmosis)

Objetivo de Aprendizaje

Comprender el proceso de ósmosis y cómo las membranas semipermeables permiten el paso de agua. Observar cambios físicos relacionados con la concentración de solutos.

Materiales

• 3 huevos crudos por grupo
• Vinagre blanco (suficiente para cubrir los huevos)
• Agua destilada
• Jarabe de maíz o miel
• 3 vasos o recipientes transparentes
• Regla para medir
• Balanza (opcional)

Procedimiento

1. Día 1: Sumergir los 3 huevos en vinagre. Observar las burbujas que se forman
2. Día 2: Revisar los huevos. La cáscara debería estar disolviéndose
3. Día 3: Retirar los huevos del vinagre (ya sin cáscara). Medir y pesar cada uno
4. Colocar huevo 1 en agua destilada, huevo 2 en jarabe, huevo 3 como control
5. Día 4: Observar los cambios. Medir y pesar nuevamente
6. El huevo en agua estará más grande (absorbió agua)
7. El huevo en jarabe estará más pequeño y arrugado (perdió agua)
8. Probar dejar caer el huevo de agua desde poca altura: rebota suavemente

La Ciencia Detrás

El vinagre (ácido acético) reacciona con el carbonato de calcio de la cáscara, disolviéndola. Lo que queda es la membrana semipermeable del huevo.

La ósmosis es el movimiento de agua a través de una membrana semipermeable desde una zona de menor concentración de solutos a una de mayor concentración. El huevo en agua pura absorbe agua porque tiene más solutos internos. El huevo en jarabe pierde agua porque el jarabe tiene más solutos.

Conexión Curricular

6° Básico: OA5 - Identificar y describir las funciones de las principales estructuras de la célula.

8° Básico: OA2 - Explicar que las células intercambian materia con su entorno.

Extensiones

• Cuantitativo: Graficar masa/tamaño del huevo vs. tiempo
• Variables: Probar con soluciones de sal de diferentes concentraciones
• Aplicación: Relacionar con rehidratación de alimentos deshidratados

5. Cromatografía de Pigmentos

Objetivo de Aprendizaje

Comprender la técnica de cromatografía y cómo puede usarse para separar mezclas. Descubrir que los colores que vemos a menudo son mezclas de varios pigmentos.

Materiales

• Papel de filtro o filtros de café
• Marcadores de colores (especialmente negro y café)
• Hojas verdes de diferentes plantas
• Alcohol isopropílico
• Vasos de precipitado o vasos pequeños
• Lápices o palitos de madera
• Cinta adhesiva
• Mortero y pilón (opcional para hojas)

Procedimiento para Marcadores

1. Cortar el papel de filtro en tiras de 2 cm de ancho
2. Hacer un punto con marcador a 2 cm del borde inferior
3. Colgar la tira de un lápiz con cinta adhesiva
4. Colocar agua en el vaso (nivel más bajo que el punto de marcador)
5. Sumergir la tira de modo que el agua toque el papel pero no el punto
6. Esperar 15-20 minutos y observar la separación de pigmentos

Procedimiento para Hojas

1. Machacar hojas verdes con un poco de alcohol en el mortero
2. Filtrar el extracto verde
3. Colocar una gota del extracto en la tira de papel de filtro
4. Usar alcohol como solvente en el vaso
5. Observar la separación: verde (clorofila), amarillo (xantofila), naranja (carotenos)

La Ciencia Detrás

La cromatografía separa mezclas basándose en la diferente afinidad de los componentes por el solvente (fase móvil) y el papel (fase estacionaria). Los pigmentos más solubles en el solvente viajan más lejos.

El tinte negro de los marcadores generalmente es una mezcla de varios colores. Las hojas contienen varios pigmentos: clorofilas (verde), carotenoides (naranja/amarillo), xantofilas (amarillo).

Conexión Curricular

6° Básico: OA8 - Clasificar la materia en mezclas homogéneas y heterogéneas.

1° Medio: OA16 - Investigar experimentalmente métodos de separación de mezclas.

Extensiones

• Comparación: Comparar diferentes marcas de marcadores
• Investigación: ¿Por qué las hojas cambian de color en otoño?
• Aplicación: Investigar uso forense de cromatografía

6. Densidad de Líquidos (Torre de Colores)

Objetivo de Aprendizaje

Comprender el concepto de densidad y cómo determina la flotación de objetos y la estratificación de líquidos.

Materiales

• Miel o jarabe de maíz
• Jabón líquido de colores
• Agua (con colorante si se desea)
• Aceite vegetal
• Alcohol isopropílico (con colorante)
• Vaso alto y transparente o probeta
• Pequeños objetos: tornillo, uva, corcho, plástico

Procedimiento

1. Verter lentamente la miel en el fondo del vaso
2. Agregar con cuidado el jabón líquido por el borde
3. Añadir el agua cuidadosamente
4. Verter el aceite lentamente
5. Agregar el alcohol por el borde del vaso
6. Observar las capas que se forman
7. Predecir dónde quedará cada objeto pequeño
8. Dejar caer los objetos y verificar las predicciones

La Ciencia Detrás

La densidad es la masa por unidad de volumen. Los líquidos se estratifican según su densidad: los más densos quedan abajo, los menos densos arriba. Los objetos flotan en líquidos más densos que ellos y se hunden en líquidos menos densos.

Densidades aproximadas (g/ml): Miel: 1.4 | Jabón: 1.06 | Agua: 1.0 | Aceite: 0.92 | Alcohol: 0.79

Conexión Curricular

5° Básico: OA9 - Medir y registrar datos sobre volumen y masa usando instrumentos apropiados.

7° Básico: OA13 - Investigar experimentalmente y explicar la presión en fluidos.

Extensiones

• Cálculo: Calcular la densidad de cada líquido midiendo masa y volumen
• Predicción: ¿Qué pasaría si mezclas dos de los líquidos?
• Aplicación: Relacionar con derrames de petróleo en el mar

7. Microscopía de Células Vegetales

Objetivo de Aprendizaje

Observar células reales e identificar sus estructuras principales. Aprender a usar el microscopio correctamente.

Materiales

• Microscopio óptico
• Portaobjetos y cubreobjetos
• Cebolla
• Elodea (planta acuática) o espinaca
• Agua destilada
• Lugol o azul de metileno
• Bisturí o cuchillo pequeño
• Pinzas
• Gotero

Procedimiento para Cebolla

1. Cortar un pequeño trozo de cebolla
2. Con las pinzas, separar la fina capa transparente interna (epidermis)
3. Colocar la epidermis extendida sobre el portaobjetos
4. Agregar una gota de agua y luego una gota de lugol
5. Colocar el cubreobjetos evitando burbujas
6. Observar primero con objetivo de 4x, luego 10x y 40x
7. Identificar: pared celular, núcleo (teñido de café), citoplasma

Procedimiento para Elodea

1. Tomar una hoja pequeña de elodea
2. Colocar directamente sobre el portaobjetos
3. Agregar una gota de agua y el cubreobjetos
4. Observar con objetivos de menor a mayor aumento
5. Identificar: cloroplastos verdes, pared celular
6. Si hay buena luz, observar la ciclosis (movimiento de cloroplastos)

La Ciencia Detrás

Las células vegetales tienen características distintivas: pared celular rígida (de celulosa), vacuola central grande, y cloroplastos (en células fotosintéticas). El lugol tiñe el núcleo porque reacciona con el ADN y proteínas.

La ciclosis es el movimiento del citoplasma dentro de la célula, visible por el desplazamiento de los cloroplastos. Es impulsada por proteínas motoras y es esencial para distribuir nutrientes dentro de la célula.

Conexión Curricular

6° Básico: OA5 - Identificar y describir las funciones de las principales estructuras de las células.

8° Básico: OA1 - Explicar que las células que conforman los organismos tienen diferentes características.

8. Construcción de Electroimanes

Objetivo de Aprendizaje

Comprender la relación entre electricidad y magnetismo. Construir un electroimán y experimentar con variables que afectan su fuerza.

Materiales

• Clavo de hierro grande (7-10 cm)
• Cable de cobre esmaltado (1-2 metros)
• Pila de 9V o porta pilas con 4 pilas AA
• Clips metálicos pequeños
• Lija fina
• Cinta aislante
• Interruptor simple (opcional)

Procedimiento

1. Lijar los extremos del cable para quitar el esmalte aislante (2 cm de cada extremo)
2. Enrollar el cable alrededor del clavo dejando vueltas apretadas y paralelas
3. Dejar al menos 15 cm de cable libre en cada extremo
4. Conectar los extremos del cable a los polos de la pila
5. Acercar el electroimán a los clips y observar
6. Desconectar y verificar que pierde el magnetismo

La Ciencia Detrás

Cuando una corriente eléctrica pasa por un conductor, crea un campo magnético a su alrededor. Al enrollar el cable en espiral, los campos magnéticos de cada vuelta se suman, creando un campo más fuerte. El núcleo de hierro concentra y amplifica este campo.

La fuerza del electroimán depende de: número de vueltas (más vueltas = más fuerte), corriente (más voltaje = más fuerte), y el material del núcleo.

Conexión Curricular

6° Básico: OA10 - Comparar fuentes y tipos de energía.

1° Medio: OA15 - Explicar fenómenos eléctricos y magnéticos.

Extensiones

• Variables: Contar clips levantados con diferente número de vueltas
• Comparación: Probar con diferentes núcleos (madera, plástico, aluminio)
• Aplicación: Investigar usos industriales de electroimanes

9. Indicadores de pH Naturales

Objetivo de Aprendizaje

Comprender el concepto de pH y la clasificación de sustancias en ácidas, neutras y básicas. Crear indicadores naturales de pH.

Materiales

• Repollo morado (medio repollo)
• Agua destilada
• Olla y fuente de calor
• Colador
• Vasos pequeños transparentes (8-10)
• Sustancias a probar: vinagre, limón, bicarbonato en agua, jabón en agua, leche, detergente
• Gotero
• Papel de pH (opcional para comparación)

Procedimiento

1. Cortar el repollo morado en trozos pequeños
2. Hervir los trozos en agua por 15-20 minutos hasta que el agua esté muy morada
3. Dejar enfriar y filtrar, guardando el líquido morado
4. Colocar pequeñas cantidades de cada sustancia a probar en vasos separados
5. Agregar el indicador de repollo a cada vaso
6. Observar los cambios de color
7. Crear una escala de colores correlacionada con pH

La Ciencia Detrás

El repollo morado contiene antocianinas, pigmentos que cambian de color según el pH. En soluciones ácidas (pH bajo) se vuelven rosado/rojo, en neutras se mantienen moradas, y en básicas (pH alto) se vuelven verde/amarillo.

Escala de colores típica: Rojo (pH 2) → Rosa (pH 4) → Morado (pH 7) → Azul (pH 8) → Verde (pH 10) → Amarillo (pH 12)

Conexión Curricular

7° Básico: OA17 - Investigar experimentalmente y explicar las características de los ácidos y las bases.

Extensiones

• Otros indicadores: Probar con pétalos de flores, té, cúrcuma
• Aplicación: Hacer papel indicador empapando papel de filtro
• Investigación: pH de la lluvia ácida y sus efectos

10. Energía Solar y Efecto Invernadero

Objetivo de Aprendizaje

Comprender cómo funciona el efecto invernadero y su relación con el cambio climático. Experimentar con la absorción de energía solar.

Materiales

• 2 frascos de vidrio idénticos con tapa
• 2 termómetros
• Plástico transparente o film
• Tierra o arena oscura
• Reloj o cronómetro
• Hoja de registro
• Lámpara potente (si no hay sol directo)

Procedimiento

1. Colocar la misma cantidad de tierra en ambos frascos
2. Insertar un termómetro en cada frasco
3. Tapar un frasco herméticamente (simula la atmósfera), dejar el otro abierto
4. Colocar ambos frascos bajo el sol directo o una lámpara potente
5. Registrar la temperatura inicial de ambos frascos
6. Medir y registrar la temperatura cada 5 minutos durante 30-60 minutos
7. Graficar los resultados
8. Comparar las curvas de temperatura

La Ciencia Detrás

El efecto invernadero ocurre cuando la energía solar (luz visible) pasa a través de un material transparente, calienta las superficies internas, y estas emiten radiación infrarroja (calor) que queda atrapada porque el material transparente no la deja escapar.

En la Tierra, los gases de efecto invernadero (CO₂, metano, vapor de agua) actúan como el vidrio del frasco: permiten que entre la luz solar pero dificultan la salida del calor.

Conexión Curricular

6° Básico: OA11 - Clasificar recursos naturales energéticos y sus efectos ambientales.

1° Medio: OA17 - Investigar y explicar el calentamiento global y sus efectos.

Extensiones

• Variables: Probar con diferentes colores de superficie (negro vs blanco)
• Aplicación: Diseñar un calentador solar de agua simple
• Investigación: Datos reales de aumento de temperatura global

Conclusión

Los laboratorios móviles democratizan el acceso a la ciencia práctica. Ya no es excusa no tener un laboratorio fijo completamente equipado: con un carro móvil bien organizado y estos 10 experimentos, puedes transformar cualquier sala de clases en un espacio de descubrimiento científico.

Recuerda que el objetivo de estos experimentos no es solo seguir un procedimiento, sino fomentar la curiosidad, el pensamiento crítico y la capacidad de formular preguntas. Permite que los estudiantes hagan predicciones, cometan errores, y descubran por qué las cosas funcionan como funcionan.

La ciencia es un verbo, no un sustantivo. No se aprende ciencia leyendo sobre ella: se aprende haciéndola.