¿Alguna vez te has preguntado cómo los insectos pueden caminar sobre el agua?

11 de mayo de 2022

No es porque sean más ligeros o menos densos que el agua, la respuesta es... ¡tensión superficial!

¿Qué es la tensión superficial?

Es lo que hace que se formen burbujas, es cómo el agua puede arrastrarse por los lados de un tubo capilar y es lo que permite que insectos como el zancudo de agua caminen por la superficie de un estanque sin romperlo. 

La tensión superficial es la energía requerida para aumentar el área superficial de un líquido y, por lo tanto, lo que hace que un líquido quiera tener un área superficial lo más pequeña posible. En otras palabras, es la capacidad de una superficie para resistir la fuerza externa debido a las fuerzas moleculares que actúan dentro del líquido. Estas fuerzas incluyen enlaces de hidrógeno (fuertes interacciones intermoleculares) y fuerzas de dispersión (débiles interacciones intermoleculares).

Además del poder de la tensión superficial, los zancudos acuáticos también tienen miles de pequeños pelos en las piernas para atrapar el aire y aumentar la resistencia al agua.
Además del poder de la tensión superficial, los zancudos acuáticos también tienen miles de pequeños pelos en las piernas para atrapar el aire y aumentar la resistencia al agua.

rareza del agua

Entre sus muchas otras propiedades únicas, la estructura química del agua le da un mucho más Tensión superficial más alta que otros líquidos: alrededor de 72 mN/m. El único líquido con una tensión superficial más alta es el mercurio, a 500 mN/m. Debido a esto, el agua es el ejemplo más común que se usa para demostrar la tensión superficial, y podemos verla en acción dondequiera que vayamos.

El agua está formada por dos átomos de hidrógeno y un átomo de oxígeno en una estructura tetraédrica, y esta configuración permite que las moléculas de agua formen enlaces electrostáticos, llamados enlaces de hidrógeno, entre moléculas vecinas.

Las superficies a menudo se describen como hidrofílicas (amantes del agua) o hidrofóbicas (que odian el agua), y esto está determinado por la capacidad de la superficie para unirse con las moléculas de agua en lugar de que el agua simplemente se una a sí misma. Esta capacidad de unión a la superficie a menudo está determinada por la polaridad molecular y si hay sitios para que se produzcan los enlaces de hidrógeno. En química, 'lo similar atrae a lo similar', por lo que una molécula polar como el agua se sentirá más atraída por una superficie polar que una superficie sin carga neta.

Hojas de loto

Cuando miras el agua que corre por las hojas de una flor de loto, verás que la hoja en realidad no se moja. El agua se escurre sin dejar rastro. El efecto de loto es un caso especial de superhidrofobicidad, y esto es causado por dos factores.

El efecto de loto ha influido en el desarrollo de la bioimitación de otras superficies para que sean ultrahidrofóbicas, autolimpiantes y antiadherentes, como el PTFE, el revestimiento de los utensilios de cocina de teflón.
El efecto de loto ha influido en el desarrollo de la bioimitación de otras superficies para que sean ultrahidrofóbicas, autolimpiantes y antiadherentes, como el PTFE, el revestimiento de los utensilios de cocina de teflón.

En primer lugar, las hojas de loto están cubiertas de cutículas que secretan una sustancia cerosa en la superficie de la hoja. Las ceras y los aceites son hidrófobos, por lo que las gotas de agua se adhieren más fácilmente a otras gotas de agua que a la superficie de la hoja.

En segundo lugar, la superficie de una hoja de loto puede parecer lo suficientemente suave, pero en realidad es extremadamente áspera a nivel microscópico. Está cubierto de muchos puntos diminutos de la superficie de la hoja, formando jerarquías fractales de superficie y espacios en los que el aire puede quedar atrapado. Esto aumenta la resistencia entre la gota de agua y la superficie de la hoja, lo que hace que el agua simplemente se deslice. 

Romper la tensión superficial

La energía de una superficie se puede reducir para permitir que se rompa más fácilmente. Esto se logra usando surfactantes, abreviatura de navegaras actuarive agenoches. 

Los tensioactivos domésticos más comunes son los detergentes en productos de limpieza y los emulsionantes en alimentos y cosméticos.
Los tensioactivos domésticos más comunes son los detergentes en productos de limpieza y los emulsionantes en alimentos y cosméticos.

Los surfactantes son moléculas con una cabeza hidrofílica y una cola hidrofóbica. Las moléculas pueden alinearse a lo largo de una interfaz de agua y otro fluido (como aceite o aire) y esto reduce la energía a lo largo de la superficie. 

Puede visualizar esto como una capa adicional que cubre las moléculas de agua y las separa de la interfaz y entre sí. Esto dispersa las moléculas de agua finamente y hace que se formen burbujas. 

En los detergentes, estas pequeñas burbujas pueden entrar en los surcos y poros para eliminar la suciedad y las bacterias. En las emulsiones, las burbujas se pueden dispersar en otro fluido, como partículas de agua suspendidas en aceite para hacer margarina. Los tensioactivos emulsionantes pueden cambiar la consistencia de las dos fases en algo homogéneo y garantizar que sea mucho más difícil separarlas.

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