¿Cuántas gotas de agua caben en una moneda?

Publicado el 6 de Junio de 2023 | Física y Química

La tensión superficial es un fenómeno de efectos sorprendentes que puede ser difícil de comprender. Esta fuerza actúa en la superficie de los líquidos como consecuencia de las interacciones entre sus moléculas generando una "membrana" en su superficie que tiende a minimizar su área.

El caso del agua es muy interesante de estudiar pues posee propiedades únicas entre las que se encuentra la tensión superficial. Esta se produce como consecuencia de los enlaces de hidrógeno que existen entre las moléculas de agua, fruto de la polaridad debida a la diferencia de electronegatividad entre el oxígeno y el hidrógeno, así como de la geometría molecular del H2O.

Lo que ocurre es que, en el interior del agua, las moléculas están rodeadas por otras y se ven atraídas en todas las direcciones por otras moléculas vecinas. Sin embargo, en la superficie del agua, las moléculas solo están rodeadas por las que están debajo de ellas y en los lados, creando una fuerza de atracción neta hacia el interior del líquido.

Esta fuerza de atracción hacia el interior del líquido provoca que las moléculas de agua en la superficie se comporten de manera diferente a las del interior. En lugar de dispersarse, las moléculas en la superficie se agrupan y se adhieren unas a otras, formando una especie de "piel" o capa que se extiende por toda la superficie del agua. La fuerza que se genera en esta capa superficial es lo que conocemos como la tensión superficial.

La tensión superficial tiene varias consecuencias y fenómenos interesantes asociados. Por ejemplo, es la responsable de la forma esférica que adoptan las gotas de líquido cuando están en el aire, ya que una esfera tiene la menor área superficial posible en relación a su volumen. También es la razón por la cual algunos insectos pueden caminar sobre la superficie del agua sin hundirse.

Además, la tensión superficial puede explicar la capilaridad, que es la capacidad de un líquido para subir o descender en un tubo capilar estrecho.

Aplicación en el aula

Te proponemos un sencillo experimento con el que demostrar en clase lo sorprendentes que pueden ser los efectos de esta fuerza. Para realizarlo sólo necesitarás:

• Monedas de 5 céntimos de Euro.
• Cuentagotas
• Agua
• Papel de cocina

Llena los cuentagotas. Repártelos junto con las monedas y el papel de cocina entre tus estudiantes.

A continuación, pídeles que coloquen la moneda horizontalmente sobre una superficie plana y vayan dejando caer gotas de agua en la superficie de la misma.

De esta manera, cuando vayan depositando gotas de agua sobre la moneda, podrán observar que no se extienden sobre la superficie, sino que forma una pequeña semiesfera debido a la tensión superficial del agua.

Pide a tus estudiantes que expliquen lo que está pasando, dibujen un diagrama de fuerzas y tomen fotografías en primer plano en la que se aprecie la bóveda de agua.

Finalmente, rétales a intentar depositar más gotas sobre la moneda que el resto antes de que el agua se derrame y tengan que limpiarla con el papel de cocina.

Por Lucía García