Fuerza de adhesión y fuerza de cohesión son conceptos clave cuando queremos explicar por qué el agua moja menos que el helio líquido, pero más que el mercurio. Descubre la ciencia detrás de esta no tan evidente cuestión.
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Las moléculas de agua presentan menos fuerza de cohesión que las de mercurio, por lo que da mayor efecto de mojado.
¿Has escuchado hablar sobre la física de fluidos? Aunque no suene de lo más apetitosa es una de las disciplinas físicas más fascinantes y que más influyen en tu día a día para dar explicación a los sucesos cotidianos. Se trata de un pensamiento iniciado por los griegos en el siglo IV a.C. con el objetivo de crear vías para el agua y sistemas de riego de la forma más eficiente posible. Pero, ¿sabes dónde se esconde la física de fluidos durante una jornada normal?
Pues, por ejemplo, los cambios en la presión entre dos puntos de un fluido son los que dan explicación a que la pasta de dientes salga por el tubo cuando lo aprietas. Por su parte, la teoría de Bernoulli del movimiento de fluidos explicaría por qué da más velocidad a los coches de Fórmula 1 que mantengan su parte baja pegada al suelo o cómo la forma del ala de un avión permite el correcto movimiento del aire y la elevación del aeroplano. Incluso responde a preguntas tan simples como: ¿por qué el agua moja o la tinta tiñe?
Y es que, a pesar de parecer preguntas de lo más evidentes, su respuesta no siempre lo es. Esto es porque la explicación viene derivada de unas fuerzas invisibles que involucran a sus propiedades físicas: la fuerza de cohesión y la fuerza de adhesión. Te contamos cómo funcionan y de qué depende el hecho de que algunos líquidos mojen y, por el contrario, que otros no lo hagan.
LAS CONEXIONES INVISIBLES
La capacidad de que un líquido moje es algo que se debe directamente a sus propiedades físicas. En el caso del agua, es un líquido que está compuesto por moléculas con tres átomos: uno de oxígeno y dos de hidrógeno. Esas moléculas se unen entre ellas para dar forma a la sustancia en su conjunto, con enlaces que pueden ser más fuertes o más débiles. Así, el estado en el que encontremos el agua (sólido, líquido o gaseoso), dependerá de las características de esas uniones y de la posición que adopten las diferentes moléculas.
La molécula de agua se compone de dos átomos de hidrógeno y uno de oxígeno.
Pero no es todo una cuestión interna, pues el agua también puede crear ciertas relaciones con otras sustancias diferentes a ella. De hecho, de las propiedades que tengan esos enlaces es de dónde viene la “capacidad de mojar”. Las responsables de todo esto son dos fuerzas invisibles, pero esenciales para la materia: las fuerzas de cohesión y las fuerzas de adhesión.
LAS FUERZAS DE COHESIÓN
Las fuerzas de cohesión hacen referencia a la atracción que sienten las propias moléculas de un mismo compuesto entre ellas. En el caso del agua, esta sería la fuerza con la que se conectan las moléculas de H2O entre sí y depende directamente de los átomos de hidrógeno. Y es que, en el agua, son los hidrógenos los encargados de hacer las conexiones entre las moléculas, a través de unas uniones conocidas como puentes de hidrógeno.
Propiedades del hidrógeno (H)
Un ejemplo representativo de esta fuerza es, por ejemplo, el agua dentro de un vaso. Así, cuando el vaso se llena hasta arriba, es posible seguir añadiendo gotas de agua que se quedan unidas al líquido aún cuando este supera el borde, pero que no llegan a derramarse. Pues bien, esto es debido a que las uniones entre las moléculas son tan fuertes que mantienen esas nuevas gotas pegadas, aunque lo lógico sería que se derramaran al suelo.
LAS FUERZAS DE ADHESIÓN
Por su parte, las fuerzas de adhesión son las que actúan entre moléculas de distinta procedencia. Un ejemplo sería el caso de dos placas de mica o vidrio con una gota de agua entre ellas, pues la fuerza de adhesión entre las moléculas de vidrio y agua sería tal que sólo se podrían separar si se deslizan hasta que una sobresalga. Otro caso sería la propiedad de capilaridad, que permite al agua ascender en sentido contrario al que actúa la fuerza de gravedad.
Como el agua presenta menos fuerza de cohesión que el mercurio, es más sensible al efecto de capilaridad.
Así, cuando las fuerzas de adhesión son mayores que las de cohesión, se da la situación en la que el agua se siente más atraída por las moléculas del otro material y se “separan más” entre ellas, esparciéndose por la otra superficie y produciendo el efecto de estar mojado. Y de eso depende todo, pues la mojabilidad tiene que ver con la capacidad que tienen las moléculas de expandirse, lo cual solo ocurrirá cuando la conexión con las moléculas del objeto sea mayor que las que sufren las moléculas del líquido entre sí.
NO TODO MOJA
Si bien el agua es el ejemplo más cercano, la mojabilidad de diferentes líquidos es tan diversa como el propio número de líquidos que existen. Así, el mercurio líquido, por ejemplo, tiene una gran fuerza de cohesión entre sus moléculas, lo que le permite ser un líquido que no moja. De hecho, si pudieras derramarlo sobre tu piel (algo no recomendable por su toxicidad), no sentirías tu piel mojada, y el líquido quedaría condensado en pequeñas masas, completamente aisladas de su alrededor.
El mercurio tiene una gran fuerza de cohesión
Por la contra, en el otro extremo de la balanza, se encuentra el helio líquido. Se trata de un superfluído que carece de viscosidad y tiene una fuerza de cohesión mínima, lo cual le permite esparcirse con mucha facilidad sobre las superficies, adhiriéndose a ellas sin problema. De hecho, coloquialmente, se habla de él como el "líquido más mojador".
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