La tensión superficial: cuando un líquido no “moja”

Para definir el concepto de tensión superficial, utilizaré un ejemplo muy visual:

Consideremos, por ejemplo, un vaso lleno de agua, a una temperatura determinada. Si pudiésemos observar de cerca las moléculas que componen cada mililitro del recipiente y medir de alguna manera el trabajo realizado por cada una de ellas, comprobaríamos que en el interior del líquido las fuerzas a las que están sometidas ésas moléculas son diferentes a las fuerzas de las moléculas que están en la superficie del líquido. Se podría decir que las moléculas mas interiores están sometidas a fuerzas de atracción simétricas, iguales en todas direcciones, ya que están rodeadas en todo momento de otras moléculas de agua; sin embargo, las moléculas de la capa superficial, estarían sometidas a una fuerza dirigida mayoritariamente hacia abajo (donde tienen contacto con las demás moléculas) mas fuerte que la dirigida en otras direcciones, por lo que tendríamos una descompensación de fuerzas.
Ésta descompensación dirigida hacia abajo hace que la superficie se comporte como una membrana elástica, lo que explica, entre otros hechos empíricos, que algunos insectos puedan posarse sobre la superficie de un estanque sin hundirse. A ésto se le conoce como tensión superficial.

tension superficial mosquito

La tensión superficial es por tanto, una medida de la potencia de las fuerzas intermoleculares (es decir, las que se producen entre diferentes moléculas) y las hay de dos tipos:

Fuerzas cohesivas: entre moléculas de la misma sustancia, o sustancias similares. (agua)
Fuerzas adhesivas: son las que se dan entre moléculas no semejantes (agua y vidrio, por ejemplo).

Éstos dos tipos de fuerzas son muy importantes, ya que de ellas depende que el líquido moje o no a un sólido, es decir, que si las fuerzas cohesivas (misma sustancia) son mayores que las adhesivas (sustancias diferentes), el líquido tenderá a estar “unido” y no se extenderá o “mojará” al sólido. Mientras que cuando las fuerzas adhesivas son mayores que las cohesivas, sucede lo contrario: el líquido tiende a expandirse por la superficie del sólido, “mojándolo”. Ésta es la razón por la que el mercurio (líquido a temperatura ordinaria) tiende a formar pequeñas esferas cuando se pone en contacto con un sólido, a diferencia del agua, que tiende a ocupar todo el espacio disponible nada más verterla en un recipiente de vidrio, por ejemplo.

También se da el caso de que el agua, en algunas circunstancias, no moja al sólido, por ejemplo al poner en contacto gotas de agua con un trozo de corcho o encima de una hoja; en éste caso, las fuerzas cohesivas (entre moléculas de agua) son mayores que las adhesivas (entre moléculas de agua y moléculas de corcho) y por ello las gotas de agua no se extienden sobre el sólido.

Un concepto relacionado con las fuerzas de los líquidos es la capilaridad. Si tenemos dos pequeños capilares e introducimos en uno de ellos agua y en el otro mercurio, se observa que hay dos tipos de menisco (forma que adopta la capa superficial del líquido), según se observa en la imagen:

Este menisco se debe a la tensión superficial que tenga el líquido; en el caso del agua es cóncavo, ya que es un líquido que “moja” al sólido. En el caso del mercurio es convexo, porque es un líquido, como ya hemos dicho, que no “moja” al sólido.

Si te interesa éste tema y quieres saber más, tengo publicado un ebook en Amazon de apuntes de Reacción Química, que se puede ojear gratis. Éste tema en concreto se corresponde con el tema 5 del libro:

Referencias bibliográficas:

  • Esteban, S., & Navarro, R. (1991, decimotercera reimpresión). Química general, volumen I. Madrid: UNED.

Imágenes:

  • http://www.portalgraf.com/impresion/tension-superficial-del-agua-la-imprenta-offset-y-el-medio-ambiente
  • https://www.youtube.com/watch?v=B8guXH5c8FA
Vuelve al inicio