Tensión superficial
Es común la comparación de las moléculas de los líquidos con pelotas que se mantienen unidas, pero que pueden vibrar y rotar. Pero, si fuera así, ¿por qué cuando se derrama el agua no se extiende hasta quedar con el grosor de una sola molécula? Por lo mismo que puedes hacer que una aguja de acero flote en un vaso. Por la tensión superficial.
Vamos a ver qué pasa en el interior de los líquidos para entender esta tensión superficial sin necesidad de saber mucha física.
Los líquidos están compuestos por moléculas. Y esas moléculas por átomos, cada uno con sus cargas positivas y negativas. Los electrones de esos átomos (cargas negativas) son los que se disponen de una forma u otra para formar enlaces, dependiendo de las características de los átomos que intervengan. A veces uno de ellos atrae más a la nube de electrones, otras veces los comparten "a medias", en algunas ocasiones los electrones simplemente van pasando por las diferentes moléculas… Si tenemos eso en cuenta y pensamos en que hablamos de cargas eléctricas, está claro que van a existir fuerzas de atracción y repulsión.
Entre las moléculas existen varios tipos de fuerzas, llamadas intermoleculares, como por ejemplo las fuerzas de Van de Waals (presentes en todas), los puentes de hidrógeno o las relacionadas con los iones (átomos con carga) y los dipolos (moléculas con un "polo" positivo y uno negativo).
Tensión superficial
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Observando una molécula del interior del líquido, completamente rodeada por más moléculas, se puede ver que las fuerzas intermoleculares se anulan unas con otras. Si una de la izquierda tira, otra de la derecha lo hace con la misma intensidad, por lo que se contrarrestan. Y así para todas las direcciones.
Esto hace que las moléculas tengan menos energía y sean más estables, cosa que gusta mucho en la naturaleza. Siempre busca el estado que menos energía cueste mantener. Lo caliente se enfría, o que está alto se cae…
Pero la cosa se complica si echamos un vistazo a las moléculas de la superficie. Éstas no están rodeadas completamente. Sólo reciben fuerzas por una parte, pero no por la otra.
Siempre se dice que la naturaleza es sabia, y en este caso no va a ser menos. Para solventar este problema, las moléculas se recolocan intentando buscar la forma de minimizar la superficie. Y resulta que, para un mismo volumen, el cuerpo geométrico que menor superficie tiene es la esfera.
Por eso tienen esa forma las gotas y cuando se vierte el agua aparecen redondeos en los bordes. Ésa es también la razón de que objetos con poca masa más densos que el agua (como la aguja) puedan flotar, ya que la superficie se opone a "romperse" para dejar entrar al cuerpo extraño.
Moléculas de agua
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La tensión superficial del agua es más alta que en otros líquidos por la geometría de sus moléculas (angular), que hace que existan unas fuerzas relativamente intensas. Aunque no es de las más grandes.
Así que para la próxima vez que mires la lluvia tras un cristal, ya sabes cómo se forman esas gotas que al secarse dejaran unas preciosas manchas.
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Imágenes de jcoterhals, Wikipedia y trobadour1.
NdE
De otra manera…
La tensión superficial es una condición existente en la superficie libre de los líquidos. Es el resultado de las fuerzas moleculares que ejercen una atracción no compensada hacia el interior del líquido sobre las moléculas individuales de la superficie; esto provoca la considerable curvatura en los bordes donde el líquido está en contacto con la pared del recipiente.
Concretamente, la tensión superficial es la fuerza por unidad de longitud de cualquier línea recta de la superficie líquida que las capas superficiales situadas en los lados opuestos de la línea ejercen una sobre otra.
La tendencia de cualquier superficie líquida es hacerse lo más reducida posible como resultado de esta tensión, como ocurre con el mercurio, que forma una bola casi redonda cuando se deposita una cantidad pequeña sobre una superficie horizontal.
La forma casi perfectamente esférica de una burbuja de jabón, que se debe a la distribución de la tensión sobre la delgada película de jabón, es otro ejemplo de esta fuerza.
La tensión superficial es suficiente para sostener una aguja colocada horizontalmente sobre el agua.
Entender la tensión superficial es importante en condiciones de ingravidez; en los vuelos espaciales, los líquidos no pueden guardarse en recipientes abiertos porque ascienden por las paredes de los recipientes…
Fuente: Adrián Fernández – hablandodeciencia.com