Capilaridad

Propiedades de los líquidos o fluidos: Cohesión (tensión superficial) y adhesión del agua (capilaridad)

Cohesión, adhesión y tensión superficial del agua y cómo se relacionan.

a.-La cohesión del agua (La tensión superficial)

¿Alguna vez has llenado un vaso de agua hasta arriba y le has añadido lentamente unas cuantas gotas más? Antes de que se desborde, el agua forma una especie de domo por encima del borde del vaso. Esta especie de cúpula se forma gracias a las propiedades cohesivas de las moléculas de agua, esto es, su tendencia a pegarse unas con otras. La cohesión se refiere a la atracción que tienen las moléculas por otras de su mismo tipo, y las moléculas de agua tienen fuerzas cohesivas fuertes gracias a su habilidad para formar puentes de hidrógeno entre ellas.

Las fuerzas cohesivas son las responsables de la tensión superficial, que es la tendencia de la superficie de un líquido a resistirse a la ruptura cuando se le somete a tensión o estrés. Las moléculas de agua en la superficie (en la interfase entre el agua y el aire) formarán puentes de hidrógeno con sus vecinas, al igual que las moléculas que se encuentran a mayor profundidad en el líquido. Sin embargo, como están expuestas al aire por uno de sus lados, tendrán menos moléculas de agua con las cuales unirse y los enlaces formados entre ellas serán más fuertes. La tensión superficial hace que el agua forme pequeñas gotas esféricas y le permite soportar pequeños objetos, como un pedazo de papel o una aguja, si se colocan con cuidado en su superficie.

La adherencia del agua (La capilaridad) ¿El agua se mueve?

El agua tiende a pegarse a sí misma, pero bajo ciertas circunstancias, se adhiere a otros tipos de moléculas. La adhesión es la atracción de moléculas de un tipo por moléculas de otro tipo, y para el agua puede ser bastante fuerte, especialmente cuando las otras moléculas tienen cargas positivas o negativas.

Por ejemplo, la adhesión permite que el agua "suba" a través de delgados tubos de vidrio (llamados capilares) colocados en un vaso de agua. Este movimiento ascendente en contra de la gravedad, conocido como capilaridad, depende de la atracción entre las moléculas de agua y las paredes de vidrio del tubo (adhesión), así como de las interacciones entre las moléculas de agua (cohesión).

Las moléculas de agua son atraídas con mayor fuerza al vidrio que a las otras moléculas de agua (porque las moléculas de vidrio tienen mayor polaridad que las del agua). Puedes ver esto en la imagen a continuación: el agua tiene su punto más alto donde hace contacto con los bordes del tubo y el más bajo en el centro. La superficie curva formada por un líquido en un cilindro o tubo se llama menisco.

¿Como las plantas beben absorbiendo el agua? Por culpa de una propiedad de los fluidos-líquidos (agua, leche, etc) llamado la capilaridad que depende de su tensión superficial, la cual, a su vez, depende de la cohesión del fluido, y que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar.

Concretamente ¿en qué consiste la capilaridad en las plantas? es un fenómeno físico que le permite a un líquido en este caso agua, ascender desde las raíces por un tubo muy delgado para nutrir la planta hasta las hojas . Las plantas absorben agua y nutrientes del suelo a través de las raíces hasta llegar a las hojas; inclusive las más lejanas de la raíz a pesar de la fuerza de gravedad .

Tres ejemplo típicos de capilaridad:

• Es colocar un tallo de apio en agua. Colorea el agua con colorante de alimentos y observa el progreso del colorante en el tallo del apio.
• El mismo proceso se puede utilizar para colorear claveles blancos. Recorte el fondo del tallo de un clavel para asegurarse de que puede absorber el agua. Coloque la flor en agua teñida. El color migrará a través de la acción capilar hasta los pétalos de la flor.
• Otro más familiar, de la acción capilar es el comportamiento de absorción de una toalla de papel utilizada para limpiar un derrame.

¿Por qué son importantes para la vida las fuerzas de cohesión y adhesión?

1.-Capilaridad en las plantas

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso con agua, colorante rojo y un apio con algunas hojas.

Procedimiento

Echamos un poco de agua en el vaso con unas gotas del colorante. Con medio vaso de agua es suficiente. Cortamos la parte inferior del tallo y luego lo metemos en el vaso. Esperamos unas 24 horas Transcurrido ese tiempo vemos que las hojas del apio se tiñen de color rojo. Si practicamos un corte en la parte superior del apio veremos unos puntos rojos en la zona de corte.

Explicación

Las plantas absorben agua y otras sustancias del suelo a través de la raíz. Dichas sustancias son transportadas hasta las hojas por unos vasos conductores por capilaridad.

La capilaridad es un fenómeno físico que permite a un líquido ascender por un tubito muy fino hasta una cierta altura. Cuando el líquido sube por el tubito es debido a que las fuerzas de adhesión-cohesión de las moléculas del líquido con las paredes del tubito son superiores a las fuerzas intermoleculares de cohesión del líquido. La altura que puede lograr el líquido en un capilar está limitada por el propio peso del líquido.

La capilaridad no es el único mecanismo responsable del transporte de agua en las plantas. La transpiración vegetal en la superficie de las hojas ayuda a desplazar el agua y otras sustancias por las plantas.

2.-Experimento Capilaridad con flores y colorante

En este experimento usaremos colorante y unas flores para observar el proceso mediante el que las plantas transportan agua y nutrientes desde suelo a todos los lugares de la planta.

Materiales:

§ Flores de color claro, preferiblemente blancas. Nosotros usamos margaritas silvestres.

§ Colorante alimentario. § Vasos. § Tijeras.

Procedimiento:

§ Prepara unos vasos con agua y un buen chorro de colorante.

§ Corta el tallo de las flores en diagonal para favorecer el contacto con el agua.

§ Coloca las flores en los vasos y observa lo que va ocurriendo a lo largo de varios días.

Después de unos días en los pétalos han aparecido zonas teñidas. Los niños ya saben por qué: la flor se ha bebido el agua y como era de colores se ha manchado. ¿Y cómo pueden beben las flores? Porque el agua puede trepar, , y porque además las plantas sudan, transpiran y cuanto más sudan más beben.

Ahora que los niños saben cómo beben las plantas, seguro que quieren conocer más cosas sobre ellas. Una manera muy divertida de seguir aprendiendo sobre el tema es hacer la disección de una flor y así estudiar su estructura y su función en la reproducción de las plantas angiospermas.

¿Qué ha ocurrido?

Las plantas transforman la energía del sol, el dióxido de carbono (CO2) del aire y el agua y las sales minerales del suelo en alimento mediante el proceso de la fotosíntesis. Como la fotosíntesis se realiza en las hojas, debe existir un mecanismo de transporte para que el agua y las sales minerales disueltas en ella asciendan desde las raíces hasta las hojas. Este transporte se lleva a cabo gracias a la acción conjunta de dos fenómenos físicos: la capilaridad y la transpiración.

a.-Capilaridad. (explicada anteriormente)

b.-Transpiración.

La capilaridad por sí sola no es suficiente para que el agua y las sales minerales recorran el largo camino desde las raíces hasta las hojas. Llega un momento en el que la masa de agua es tan grande que las fuerzas de adhesión y cohesión no pueden vencer a la gravedad.

Para ayudar a la capilaridad entra en acción la transpiración. La transpiración es la pérdida de agua mediante evaporación a través de las hojas, principalmente, pero también por el tallo y las flores. La pérdida de agua hace que la presión hidrostática en los vasos conductores baje, lo que produce un empuje hacia arriba de la columna de agua. El agua que ha subido reemplazará a la que se ha evaporado y el proceso comenzará de nuevo.

Nuestras flores se tiñen. Una flor cortada se marchita rápidamente. Ya podemos imaginar por qué. La flor queda desprovista de agua y nutrientes, pero podemos prolongar su vida si la ponemos en un vaso con agua. Así al menos podrá sustituir el agua que se evapora por transpiración.

Las flores de nuestro experimento absorben el agua coloreada gracias a la capilaridad y a la transpiración. Como consecuencia, sus pétalos y los vasos del tallo (corta para observarlo) se tiñen. El proceso puede tardar varios días y además es posible que los pétalos no se tiñan de forma espectacular. Dependerá de varios factores relacionados con las condiciones atmosféricas y con las características del colorante que hayas usado. Por ejemplo si hace calor la flor transpirará más que si hace frío. A nosotros nos sucede lo mismo, sudamos más o menos dependiendo de la temperatura. También influyen los pigmentos del colorante, como hemos podido comprobar en experimentos de cromatografía con papeles de filtro (Cromatografía con hojas de otoño, o, Cromatografía con hojas rojas ). En estos experimentos hemos visto que los pigmentos menos solubles y con mayor masa se quedan pegados al papel de filtro antes, mientras que los que tienen menor masa y son más solubles ascienden más alto por el papel.