Experiment de tensió superficial amb una moneda i aigua

Sabies que si deixes caure gotes sobre una moneda, es forma una cúpula d’aigua? Quantes gotes d’aigua creus que es necessiten?

Aquest experiment és una proposta de Barbara Vastenavond (Tècnica del departament d’enginyeria química)

Què necessitem?

• 1 moneda de 20cts (serveix qualsevol moneda)
• 1 comptagotes (d’un medicament o una pipeta)
• 100 mL d’aigua
• 1 got transparent
• Colorant alimentari (blau o vermell)

Com ho fem?

Omplim un got amb 100ml d’aigua. Li afegim 2 gotes de colorant alimentari blau o vermell i remenem. Fem servir el colorant, perquè l’efecte de la gota es vegi millor.

Ara renteu la moneda per eliminar qualsevol brutícia i assequeu-la. Seguidament la posem al damunt d’una taula o un got transparent per veure millor l’efecte. Agafem el comptagotes i absorbim aigua acolorida.

A continuació anem deixant caure a poc a poc petites gotes sobre la moneda.   Aneu-les repartint sobre de la moneda. Fixeu-vos que les gotes s’atreuen i comencen a formar una gran cúpula!

Un cop la moneda estigui plena d’aigua, seguiu afegint aigua fins que vessi. Quantes gotes heu posat abans de que la cúpula d’aigua vessés?

Què passa?

La molècula d’aigua té caràcter polar. Els seus electrons estan distribuïts de forma desigual a la molècula. S’acumulen més sobre l’oxigen i menys sobre l’hidrogen. Per aquest motiu podem dir que hi ha una càrrega parcial negativa sobre l’oxigen i una càrrega parcial positiva sobre l’hidrogen. Per això les molècules d’aigua s’atreuen entre sí, ja que l’extrem positiu d’una molècula atrau el negatiu d’una altra (i el negatiu d’una, atrau el positiu d’una altra).

Per això, quan anem afegint les gotes sobre la moneda, aquestes no es mantenen separades, sinó que s’ajunten en una única gota cada vegada més gran.

I a la superfície, aquesta cohesió entre molècules es comporta com si fos una pel·lícula o membrana elàstica en tensió, gràcies al fenomen de tensió superficial.

Un cop la gota ocupa tota la moneda, el líquid no flueix perquè la tensió superficial de l’aigua exerceix una força d’atracció, que tendeix a fer que aquesta gota gran adopti una forma esfèrica. La força d’atracció de les molècules de la cúpula de l’aigua tiren cap endins les partícules d’aigua de la gota, el que fa que adoptin la forma esfèrica. Però aquesta força té un límit i per tant, si seguim afegint gotes arriba un moment que la força no es prou gran per mantenir-les unides i es quan l’aigua cau.

Sabies que….? La tensió superficial de l’aigua també és la raó per la qual les bombolles tenen  una forma esfèrica o que determinats insectes puguin caminar sobre la superfície de l’aigua.