Experimento de tensión superficial con palillos

Ya nos hemos divertido experimentando con la tensión superficial en otras ocasiones, por ejemplo cuando hicimos que un clip de acero flotase en agua. Esta vez vamos a aprender un poco más sobre este sorprendente fenómeno usando unos palillos mondadientes.

Materiales:

  • Una ensaladera o un bol grande con agua.
  • Unos cuantos palillos.
  • Unas gotas de jabón para los platos.

Procedimiento:

  • Coloca varios palillos flotando en el agua.
  • Moja un dedo en detergente y acércalo al centro del bol tocando el agua. Inmediatamente después los palillos saldrán disparados hacia los bordes.
poniendo jabón en el agua

En un segundo esos palillos ya no estarán ahí.

palillos huídos

¡Menuda sorpresa!

¿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.

molécula de agua

La molécula de agua es polar.

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.

insectos andando sobre el agua tension superficial

Estos insectos caminan sobre la “piel” del agua gracias a la tensión superficial.

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.

Los padres tienen la responsabilidad de elegir las actividades que según su criterio son seguras para sus hijos. Todas las actividades propuestas en Educaconbigbang deben estar siempre supervisadas por un adulto.


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