Pequeñas imperfecciones, grandes efectos

Publicado el 26 de Noviembre de 2024 | Física y Química

La nucleación es un fenómeno fascinante que impulsa tanto procesos cotidianos como extraordinarios. Se manifiesta en cambios de fase, como la transformación de un líquido en gas o de vapor en sólido, que comienzan en puntos específicos dentro de un sistema o material. Estos puntos, conocidos como lugares de nucleación, son lugares microscópicos donde el cambio de fase tiene más facilidad para comenzar, como pequeñas grietas o partículas invisibles a simple vista.

Un ejemplo cotidiano es la ebullición del agua. Al calentar agua en una cacerola, las burbujas de vapor que observamos al llegar al punto de ebullición no se forman en cualquier lugar del líquido, sino en imperfecciones microscópicas en el fondo o las paredes del recipiente. Por este motivo, añadir sal al agua puede hacer que las burbujas se formen antes, reduciendo ligeramente el tiempo necesario para que hierva.

Otro fenómeno relacionado ocurre en las bebidas carbonatadas, como los refrescos. Al abrir una Coca-Cola, el gas disuelto en el líquido comienza a escapar, formando burbujas. Estas burbujas se generan en sitios de nucleación, que coinciden con partículas diminutas en el líquido o imperfecciones en el vaso. De hecho, si se añade una rodaja de limón al refresco, su superficie rugosa y las partículas de su pulpa hacen que aumenten los sitios de nucleación, acelerando aún más la liberación del gas.

La nucleación es fundamental para la formación de fenómenos meteorológicos como el granizo y la nieve. En la troposfera, el vapor de agua encuentra partículas de polvo o polen que actúan como núcleos alrededor de los cuales se forman cristales de hielo. Estos cristales, caen suavemente a la superficie terrestre en el caso de la nieve. En el caso del granizo, las gotas de agua helada se congelan en capas, formando bolas de hielo que caen bruscamente durante las tormentas.

Aplicación en el aula

El fenómeno de la nucleación puede observarse con un sencillo y conocido experimento: la reacción entre caramelos Mentos y una botella de Coca-Cola. A continuación te describimos los pasos que has de seguir para que la liberación del dióxido de carbono disuelto en el refresco se acelere bruscamente gracias a los numerosos sitios de nucleación que ofrece la superficie de estos caramelos.

Para realizar este experimento necesitarás una botella de Coca-Cola de 2 litros, un tubo de caramelos Mentos, un monopatín y un espacio abierto para trabajar con seguridad. ¡Además te recomendamos que te pongas un chubasquero y gafas de seguridad!

En primer lugar coloca la botella en un lugar visible, como encima de una mesa o en medio del patio del centro educativo. A continuación, introduce rápidamente los mentos en la botella y aléjate. Tú y tus estudiantes observaréis la rápida generación de un chorro de líquido y gas.

Introduciendo otro tubo de Mentos y dejando el montaje en el suelo para que, gracias al principio de acción-reacción, el monopatín se desplace por el patio. ¿Podrían hacer tus estudiantes una estimación de la distancia que cubrirá el monopatín?

Por Lucía García