Piel del agua
-¿El agua tiene piel?
El agua es un elemento que guarda numerosos misterios. Una de ellas es que sus moléculas forman una piel del agua capaz de unir y hacer flotar por ejemplo varios palillos de madera.
Materiales
-1 fuente de cristal -Palillos
-Jabón (gota lavavajillas para romper la piel) -Agua
Consejo: Echa un gota pequeña de jabón (lavavajillas), de esta forma podrás ver el experimento con más claridad.
Procedimiento. ¿Cómo se forma la piel del agua, paso a paso?
Explicación sencilla.
En la superficie, las moléculas del agua se unen con más fuerza formando una piel. Los palillos se agarran a esta piel, por eso podemos ordenarlos fácilmente. Al echar la gota de jabón, la piel del agua se deshace y los palillos flotan libremente.
Explicación detallada ¿Qué ocurre?
Para explicarlo tenemos que hablar de la estructura de la molécula de agua, de la tensión superficial y de la acción de los detergentes.
La molécula de agua. Está compuesta por dos átomos de hidrógeno unidos a un átomo de oxígeno mediante enlaces covalentes, es decir, compartiendo electrones. Además, estos átomos están dispuestos de tal forma que entre ambos enlaces forman un ángulo de 104,5º aproximadamente.
Por otro lado, ocurre que el oxígeno es más electronegativo que el hidrógeno. Esto significa que el oxígeno tira más de los electrones compartidos (en el enlace covalente) y por ello se sitúan más cerca de el oxígeno que del hidrógeno.
Como consecuencia, en la molécula aparece una cierta polaridad, en un extremo presenta carga negativa y en el otro carga positiva.
Debido a la aparición de zonas con distinta carga (carácter polar) las moléculas de agua se atraen fuertemente. Este tipo de atracción intermolecular se llama cohesión y en el agua es muy elevada. Entre el oxígeno de una molécula y el hidrógeno de otra molécula se forman uniones llamadas puentes de hidrógeno. Los puentes de hidrógeno influyen de forma importante en las propiedades del agua. En el experimento de flotabilidad y densidad con hielo, agua y aceite pudimos ver que son los responsables de que el hielo ocupe más volumen que el agua líquida y, por tanto, flote.
La tensión superficial. Las moléculas que están en el interior del líquido están rodeadas de moléculas de agua por todas partes y, por ello, las fuerzas de cohesión se dan en todas las direcciones. La fuerza resultante a la que están sometidas es cero. Sin embargo, en la superficie del líquido no ocurre lo mismo. Estas moléculas no tienen otras moléculas de agua por encima y solo pueden unirse a sus vecinas situadas horizontalmente y por debajo. En este caso la fuerza neta en los laterales se anula y la resultante de las fuerzas de cohesión va dirigida hacia abajo, hacia el interior del líquido (no hay moléculas que equilibren por arriba). La consecuencia es que la superficie del líquido se comporta como si fuese una película o membrana elástica en tensión, de modo que un líquido siempre tiende a disminuir la superficie que ocupa. Este comportamiento explica la forma esférica de las burbujas y de las gotas de agua porque, para un determinado volumen, la esfera es el cuerpo geométrico con menor superficie.
Efecto del detergente. Las moléculas de los detergentes tienen una zona hidrófila (que tiende a unirse al agua) y otra zona hidrófoba (que huye del agua). El detergente se quedará en la superficie con el extremo hidrófilo interaccionando con el agua y el hidrófilo escapando del agua hacia el aire. Las fuerzas de cohesión detergente-agua no son tan intensas como las que se dan agua-agua y como consecuencia la tensión superficial baja. Aparecen, por tanto, áreas de tensión superficial diferente: menor cerca del detergente y mayor cuanto más lejos.
Efecto Marangoni. En un líquido, es la tendencia que tiene la masa (y el calor) a moverse desde las zonas de menor tensión superficial hacia las zonas de mayor tensión superficial.
En cuanto el detergente entra en contacto con la superficie del agua se produce un flujo de moléculas de agua hacia las zonas de mayor tensión superficial escapando del detergente y arrastrando los palillos. Piensa en lo que ocurre cuando se explota un globo, es algo parecido.
