Trabajo práctico de laboratorio Nº1
Tensión superficial del agua con una moneda
Vamos a investigar sobre la tensión superficial del agua con un experimento clásico y sencillo. Se trata comprobar cuántas gotas de agua se pueden colocar sobre la superficie de una moneda sin que el agua se desborde.
¿Cuántas gotas cabrán en esta moneda?
Materiales:
- Una moneda.
- Un cuentagotas, por ejemplo de un medicamento, o una pipeta.
- Un vaso de agua.
- Jabón o detergente.
- Una cuchara.
- Rollo de cocina o paño para secar la moneda.
Procedimiento:
- Antes de empezar con el experimento es conveniente lavar la moneda para eliminar restos de suciedad. Después no olvides secarla.
- Coloca la moneda sobre una mesa y comienza a añadir gotas de agua poco a poco. A la vez, tienes que ir contando las gotas hasta que el agua se derrame. Mientras, observa cómo se van situando las gotas y la increíble forma de cúpula que adquiere el agua. (Puedes tomar registro con el celular).
- Seca la moneda con el papel de cocina y repite el experimento varias veces anotando los resutados.
- A continuación, echa unas gotas de detergente en el agua del vaso, remueve para mezclarlo bien y vuelve a hacer el experimento ¿Observas alguna diferencia en el comportamiento del agua?
Haz un registro de datos de ambos experimentos mediante un cuadro comparativo de doble entrada.
¿Qué ocurre?
Debido a su estructura, la molécula de agua tiene carácter polar. Significa que por un extremo tiene carga positiva y por el otro carga negativa.
La diferencia de polaridad es la responsable de que las moléculas de agua se atraigan entre ellas, ya que el extremo positivo de una molécula atrae al negativo de otra (y el negativo de una, atrae al positivo de otra). Este tipo de atracción entre moléculas recibe el nombre de cohesión y en el agua es extraordinariamente alta.
La existencia de una gran cohesión entre las moléculas de agua explica que cuando vamos añadiendo las gotas sobre la moneda, estas no se mantengan separadas, sino que se junten en una única gota cada vez más grande.
El que el agua acabe curvándose y formando una espectacular cúpula también es consecuencia de la cohesión. El motivo es que las moléculas que están situadas en el interior del líquido están rodeadas de moléculas de agua por todas partes. Como las fuerzas de cohesión aparecen en todas las direcciones, la fuerza resultante a la que están sometidas es cero.
Sin embargo, en la superficie del líquido, la cohesión ocurre entre moléculas situadas horizontalmente y por debajo, ya que por arriba no hay agua, sino aire. En este caso la fuerza neta en los laterales se anula y por ello, la resultante de las fuerzas de cohesión va dirigida hacia abajo, es decir, hacia el interior del líquido.
La consecuencia es que la superficie del líquido se comporta como si fuese una película o membrana elástica en tensión. Es el fenómeno conocido como tensión superficial.
La tensión superficial del agua justifica muchas cosas, por ejemplo, que las gotas y las pompas tengan forma esférica o que determinados insectos puedan caminar sobre la superficie del agua. Y en nuestro experimento la tensión superficial es la responsable de que se forme una gran cúpula en la moneda.
Si añadimos un poco de detergente, obsevamos que las gotas de agua se extienden mucho más por la moneda. Gracias a la acción del detergente, las fuerzas de cohesión disminuyen y la tensión superficial baja. En este caso ya no se acumulan tantas gotas en la moneda y la cúpula que aparece es notablemente más baja. Uno de los motivos por los que el jabón lava es porque disminuye la tensión superficial y el agua en lugar de pegarse a ella misma se puede extender mejor sobre la suciedad. Y ahí va otra pregunta, ¿por qué el agua caliente limpia mejor que el agua fría? pues por lo mismo, porque en el agua caliente la tensión superficial es menor.
Diseña otro experimento que demuestre la tensión superficial del agua utilizando un clip.
Flores de papel que se abren en agua
Hacer unas flores de papel y después disfrutar del espectáculo de ver cómo se abren cuando las pones en agua es una actividad superdivertida que combina el arte con la ciencia.
Materiales:
- Un recipiente con agua (bol, plato hondo)
- Papel.
- Lápices de colores o marcadores
- Tijeras.
Procedimiento:
- En una hoja de papel dibuja y colorea una flor.
- Recórtala. Si utilizaste marcadore para decorar, espera a que la tinta esté completamente seca antes de continuar con el siguiente paso.
- Enrrolla los pétalos hacia el centro de la flor.
- Coloca, cuidadosamente, la flor plegada en el recipiente con agua.
- Los pétalos se irán abriendo poco a poco (ten paciencia).
¿Qué ha ocurrido?
El papel está compuesto de fibras entrelazadas de celulosa y lignina, que a su vez proceden de la madera. Estas fibritas funcionan como pequeños capilares que son capaces de absorber el agua del recipiente. Con el aporte de agua las fibras se hinchan y se enderezan, lo que provoca que los pétalos de la flor se abran.
El proceso mediante el que el agua sube por el papel se llama capilaridad o acción capilar y es debido a las propiedades de adhesión y cohesión del agua.
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