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Diciembre. Hace frío. Tengo que ir a comprar el pan. ¡Qué palo! “Niño, coge el paraguas que lloverá”. “Sí, mamá”. Sabrá ella. Llego a la calle. Me cae una gota en la mano. Mi madre vuelve a tener razón. La gota se chafa contra mi piel. Me moja. Abro el paraguas, ya no me mojo. No sé por qué me fijo en las gotitas de llovizna que caen sobre la tela del paraguas: no se chafan, se quedan redondas. ¿Será que el paraguas no se moja? ¿Cómo? ¿Por qué?
Los patos no se ahogan
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(c) www.sxc.hu/profiles/ninci.
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Seguro que habéis paseado por algún estanque y habéis visto patos, ocas o cisnes nadando. ¡Qué elegancia! ¿Pero no os habéis fijado nunca que no se hunden tanto como nosotros? Ellos mantienen todo el cuerpo por encima del agua, nosotros todo el cuerpo por debajo. De hecho, cuando salen casi no están mojados mientras que nosotros salimos empapados. Si el agua moja, ¿por qué sólo nos moja a nosotros y a ellos no? ¿Por qué moja la ropa, pero no el paraguas?
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Porque para mojar se necesita alguna sustancia que moje, pero también
algún cuerpo que pueda ser mojado. Todo esto tiene que ver con la
tensión superficial (que no es un enfado transitorio) y para entenderla
tendremos que intentar explicar qué son las sustancias y qué es la
fuerza de cohesión.
Todo lo que es, está formado por átomos
Toda la materia que vemos (las
cosas, los líquidos) y la que no vemos (el aire, si no estamos en Barcelona)
está formada por átomos. Los átomos son unos cuerpos ínfimos (increíblemente
pequeños), cuyas propiedades hacen que el mundo sea cómo es. Que el hierro sea
diferente de la tiza es debido a que los átomos que forman las dos sustancias
son diferentes.
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Los estados (¿independientes?) de la materia
Siempre se ha hablado de tres
estados de la materia: gaseoso, líquido y sólido. Una sustancia cualquiera
puede presentar diferentes estados. Sigue siendo la misma sustancia, está
formada por los mismos átomos, lo que cambia es la “relación” entre ellos.
Izquierda: líquido (c)
www.sxu.hu/profiles/Wazari. Centro: gas (c)
www.sxu.hu/profiles/greekgod. Derecha: sólido (c)
www.sxu.hu/profiles/lucasem.
En los sólidos, los átomos se encuentran enganchados los unos a los otros. Tienen mucha fuerza de cohesión. Es como si toda la clase hicierais piña, como los jugadores de fútbol cuando celebran un gol o los de rugby cuando hacen una melé.
En los gases los átomos van a su bola. Cada cual hace lo que quiere sin importarle qué hace el resto. Son átomos “adolescentes”.
En los líquidos la relación es intermedia, como si los átomos estuvieran cogidos entre ellos por las manos. Si se los estira pueden alargar los brazos hasta que no puedan más y unos cuántos se sueltan. Se ha formado una gota de líquido.
La fuerza de la unión
La fuerza que mantiene los átomos de una sustancia unidos entre ellos es la fuerza cohesiva. Esta fuerza también depende de la naturaleza de los átomos que forman la sustancia. A mayor fuerza de cohesión, más “se quieren” entre ellos y más cuesta separarlos. La fuerza de cohesión actúa entre todos los átomos de una sustancia, los que tiene ambos los lados, arriba y a bajo. Es esta fuerza la que hace que las gotas tengan formas más o menos esféricas. Y es esta fuerza la que hace que unos líquidos mojen y otros no.
Los termómetros no digitales suelen estar llenos de mercurio.
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El
mercurio es una sustancia bien curiosa, es el único metal (como el
hierro, el cobre, el oro) que a temperatura ambiente (las temperaturas
normales para nosotros) se encuentra en estado líquido. La fuerza de
cohesión de este metal es muy alta y hace que no moje. De hecho, el
mercurio suele presentarse en forma de esferas que podemos hacer rodar
por las superficies, porque no se adhieren a ellas, no las mojan. Sería
un juguete fantástico si no fuera porque es muy tóxico. Id con cuidado
con el mercurio cuando se rompe un termómetro. Es muy bonito ver cómo
ruedan las bolas de mercurio, pero recordad que son muy peligrosas.
“Mojarse es el resultado de un juego de fuerzas entre un líquido y un sólido” |
Tensión superficialTodos los líquidos tienen una superficie. En un lago, la superficie es aquella capa de átomos que está en contacto con el aire. ¿Qué tiene de especial esta superficie? Los átomos de esta superficie tienen relaciones cohesivas con los átomos de todos los lados, de abajo..., pero no de arriba. A pesar de no tener átomos de un líquido encima, continúan ejerciendo la fuerza que harían sobre ellos contra todo aquello con lo que se ponen en contacto, generan una tensión denominada tensión superficial. Esta tensión es la que hace que nos hagamos daño cuando nos tiramos en plancha a una piscina: las moléculas del agua hacen fuerza para no ser separadas por nuestro cuerpo. La tensión superficial es una medida de la fuerza de cohesión y por lo tanto podemos considerar que es lo que hace que una cosa moje. |
La tensión superficial es la que permite que esta moneda de aluminio no se hunda hasta el fondo del vaso. (c) Roger McLassus. Commons.wikimedia.org.
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Para mojar hace falta un mojado
Pero estar mojado es cosa de dos. La fuerza de cohesión es inherente al líquido, pero son las propiedades del cuerpo que entra en contacto con él las que decidirán si aquello moja o no. Los átomos de la superficie del sólido ejercen una fuerza sobre los átomos de la superficie del líquido. Los átomos del líquido intentan mantenerse juntos. Es un balance de fuerzas. Imaginemos una gota esférica de un líquido que toca un sólido plano. Empieza la lucha. ¿Quien ganará?
 
Izquierda: Si gana la fuerza de cohesión del líquido, éste mantiene la forma de esfera y no moja el sólido: no se extiende por encima de él. Derecha (c) iStockphoto.com/SharonDay: Si gana la fuerza de atracción del sólido, la gota se deshace y el líquido entre en contacto con el área más grande posible del sólido. Lo moja.
La pluma repulsiva
Volvamos al lago. Los patos están recubiertos de plumas. Estas plumas se encuentran impregnadas de una sustancia grasienta que repele al agua, no le gusta, la aleja.
Por si esto fuera poco, las plumas tienen una estructura compleja con muchos filamentos que retienen aire entre ellos. Este aire también repele al agua. Esta repulsión es también una fuerza que, sumada con la tensión superficial del agua, hace que el pato flote.
De hecho, el agua intenta sacarse de encima al pato. Lo escupe, haciéndolo flotar.
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(c) www.sxc.hu/profiles/bradimarte.
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| Este artículo está basado en uno de los magníficos capítulos del imprescindible libro La tortilla quemada. 24 lecciones de química, de Claudi Mans. Col·legi Oficial de Químics de Catalunya, 2005. |
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