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Ciencia Nuestra de cada Día

La Naturaleza nos sorprende cada instante con multitud de fenómenos que despiertan nuestra curiosidad. La Ciencia Nuestra de Cada Día es un espacio en el que Ángel Rodríguez Lozano nos incita a mirar a nuestro alrededor y descubrir fenómenos cotidianos que tienen explicación a la luz de la ciencia.

¿Cómo se forma una pompa de jabón y por qué dura tanto sin romperse?

Pompas de jabón. La Ciencia Nuestra de Cada Día

Para obtener preciosas pompas o burbujas de jabón, con sus reflejos multicolores, hacen falta dos ingredientes fundamentales: agua y jabón. Naturalmente se le pueden añadir más cosas para aumentar el tamaño de las burbujas y para conseguir que sean más duraderas, como la glicerina, por ejemplo, pero el dúo básico es ése.

Empecemos por el agua. Las moléculas de agua se atraen unas a otras, por eso existe el agua líquida a la temperatura ambiente en este planeta, si no hubiera atracción entre ellas no existiríamos. En el interior del líquido cada molécula es atraída por todas las que la rodean pero, cuando se encuentran en la superficie, sólo son atraídas por las que están a los lados y bajo ellas. Esa atracción hace que las moléculas que están en contacto con el aire se unan entre sí, como se cogen del brazo las personas que van al frente de una manifestación organizada. Así se forma una película de moléculas que tiran unas de otras con una fuerza determinada que se llama tensión superficial.

El jabón y los productos detergentes en general contienen tensioactivos, unas moléculas muy curiosas porque tienen dos partes muy diferenciadas: por un lado, son amantes del agua, son hidrófilas, y, por el otro, la odian, son hidrófugas. Dado este juego amor – odio las moléculas de tensioactivo, en contacto con el agua, tienden a orientarse de manera que la parte hidrófuga huye del agua y la hidrófila se sumerge en ella.

Si las paredes de la burbuja están formadas sólo por agua, la pared tendrá dos lados en contacto con el aire, uno interno y otro externo. Ambos lados están formados por moléculas de agua unidas entre sí por la tensión superficial. Esa fuerza de unión podría mantener la burbuja durante mucho tiempo si no fuera porque, debido a los movimientos propios de la burbuja y del líquido, en algunos puntos se estrecha la pared y pierde fuerza de cohesión y en otros lugares se ensancha un poco y la fuerza es mayor. Si los lugares más fuertes tiran cada vez más y los más débiles pierden fuerza, imagínense lo que sucede: la pared de la burbuja se rompe. Este comportamiento se conoce como efecto Marangoni.

Al poner el jabón, las moléculas de tensioactivo se colocan en la superficie externa e interna de la burbuja, con las cabezas hidrófugas hacia el aire y las hidrófilas hacia el agua. Se forma así una especie de sandwich donde el pan lo forman las moléculas de jabón y el jamón las de agua. Curiosamente, las moléculas de tensioactivo no refuerzan la cohesión de las de agua sino, todo lo contrario, la disminuyen hasta un tercio de lo habitual. Podríamos pensar que al existir menos fuerza de unión entre las moléculas de la pared ésta se romperá antes pero no es así. Veamos por qué.

Dado el comportamiento de las moléculas de tensioactivo, cuando la pared de la burbuja se estrecha, queda menos agua entre las dos capas y la parte hidrófila de las moléculas de jabón se desplazan buscando regiones con más agua. Entonces sucede algo curioso. Como consecuencia de la disminución de moléculas de tensioactivo, la proporción de moléculas de agua en esa región es mayor y aumenta la tensión superficial que une la pared, en cambio, donde hay más agua, se acumula más jabón y la tensión disminuye. De esta manera gracias al comportamiento del jabón, la pared de la burbuja refuerza las zonas débiles, debilita las fuertes, se hace mucho más estable y puede durar mucho más tiempo sin romperse.

Por otro lado, la presencia del jabón evita que se evapore el agua y contribuye también a darle estabilidad a la burbuja.

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