312 Semejante disuelve a semejante

Para realizar nuestro experimento necesitamos aceite mineral (aceite Johnson´s), agua, un colorante (por ejemplo tinta) y una bandeja.

Vierte en una bandeja una capa de agua y al lado otra capa de aceite mineral. Vemos que al entrar en contacto no se mezclan. Luego deja caer unas gotas de tinta sobre los dos líquidos. La tinta se difunde poco a poco en el agua pero en el caso del aceite permanece en la superficie formando una bolita.

Explicación

En el primer caso la tinta se extiende por el agua sin necesidad de remover. Las moléculas de agua están en constante movimiento aleatorio (teoría cinética molecular) chocando unas con otras y en su movimiento se mezclan con las moléculas del colorante.

En el segundo caso la tinta (que contiene agua y otras sustancias) no se mezcla con el aceite mineral y permanece flotando en la superficie formando una bolita.

El agua es una sustancia molecular polar (tiene un extremo de la molécula con carga eléctrica negativa y otro extremo con carga eléctrica positiva) que no se mezcla con sustancias apolares como el aceite. Las moléculas del aceite no presentan separación de carga eléctrica y por eso se llama apolar.

Las sustancias apolares (por ejemplo el aceite) no se disuelven en sustancias polares (por ejemplo el agua y la tinta). En general se puede decir que semejante disuelve a semejante.

250 El agua sube por capilaridad

Para realizar nuestro experimento necesitamos dos portaobjetos de cristal, tinta, un clavo de hierro y una goma elástica.

Colocamos el clavo encima de uno de los portaobjetos, cerca de uno de los extremos, y encima ponemos el otro portaobjetos. Luego sujetamos el conjunto con la goma elástica. Es importante que el conjunto se pueda sostener verticalmente sin caer.

Luego ponemos un poco de tinta en un platito y encime colocamos nuestro dispositivo. Vemos que el agua asciende por el espacio que queda entre los dos portaobjetos. Pero la altura del agua es mayor cuanto menor es la separación entre los dos portaobjetos.


La tinta permite apreciar mejor el experimento pero se puede realizar con agua.

Explicación 
Si el líquido sube por las paredes de los portaobjetos por capilaridad es debido a que las fuerzas intermoleculares de cohesión que mantienen unidas las moléculas de agua es menor que la adhesión de las moléculas de agua con las paredes de cristal. El peso del propio líquido limita la altura que puede alcanzar entre los portaobjetos.

En nuestro experimento, la altura que logra el líquido entre los portaobjetos es mayor en la parte que tiene menos separación ya que en esa zona tan estrecha la masa de agua y el peso es menor.

199 Difusión de tinta y convección

Para realizar nuestro experimento necesitamos un par de copas, una bandeja, agua, agua caliente y tinta.

Si dejamos caer una gota de tinta en una copa con agua vemos que la tinta se difunde lentamente. Si a la vez dejamos caer una gota de tinta en otra copa con agua caliente vemos que la tinta se mezcla con el agua con mayor rapidez. Podemos pensar que la tinta se difunde con gran rapidez en agua caliente. Pero si repetimos el experimento en una bandeja plana con un poco de agua caliente vemos que, en este caso, la tinta se mezcla muy lentamente con el agua.

Explicación: 
Si se deja caer una gota de tinta en una bandeja plana con agua se observa que la tinta se mezcla lentamente con el agua. Este fenómeno se debe al movimiento aleatorio de las moléculas y se denomina difusión.

En el caso de la copa con agua caliente la tinta se mezcla rápidamente con el agua gracias a las corrientes de convección. La convección es un mecanismo de transferencia de calor a través de un fluido con transporte de masa. En una bandeja plana no se producen corrientes de convección, predomina la difusión y la tinta se mezcla lentamente con el agua.

162 Lámpara de lava casera

Para realizar nuestro experimento necesitamos agua, aceite, colorante, un vaso largo y unas pastillas efervescentes.

En el vaso ponemos agua y aceite en la proporción 1:3 (aproximadamente). Luego añadimos el colorante (por ejemplo unas gotas de tinta). Por último, dejamos caer un par de pastillas efervescentes. Inmediatamente se produce un desprendimiento de gases y unas burbujas que ascienden y descienden en el interior del aceite.

Explicación
La pastilla efervescente se disuelve en agua desprendiendo dióxido de carbono.
Las burbujas del gas ascienden arrastrando agua a la superficie del aceite. Allí se desprende el gas y el agua, más densa que el aceite, desciende. El proceso se repite y se produce un movimiento ascendente y descendente en el interior el aceite.

135 Difusión de tinta en una disolución saturada

Para realizar nuestro experimento necesitamos un vaso, agua, una disolución saturada de sal en agua y tinta.

En primer lugar tenemos que preparar la disolución saturada.
Añadimos cucharadas de sal a un vaso con agua y removemos hasta su disolución. Cuando la sal no se disuelve y queda en el fondo del vaso ya tenemos lista nuestra disolución saturada.

Si dejamos caer unas gotas de tinta en un vaso con agua la tinta se difunde fácilmente por todo el recipiente. Pero si repetimos el experimento en un vaso con la disolución saturada vemos que la tinta permanece en la superficie y se difunde lentamente.

Explicación
En el primer caso la tinta y el agua tienen una densidad similar y por este motivo la tinta se difunde con facilidad. La tinta se mezcla fácilmente con el agua, favoreciendo la difusión.

En el segundo caso la disolución saturada tiene una densidad mayor y por este motivo la tinta permanece en la superficie. Las gotas de tinta que se dejan caer sobre la disolución regresan inmediatamente a la superficie, retardando la difusión.

89 Difusión de tinta en agua y teoría cinética

Para realizar nuestro experimento necesitamos un recipiente con agua fría, otro con agua caliente y tinta.

Si dejamos caer una gota de tinta en el recipiente con agua fría vemos que la tinta se difunde lentamente. Si a la vez dejamos caer una gota de tinta en el recipiente con agua caliente vemos que la tinta se mezcla con el agua con mayor rapidez.

Explicación:
Si se deja caer una gota de tinta en un recipiente con agua se observa que la tinta se difunde por el agua al cabo de un tiempo. Este fenómeno se debe al movimiento aleatorio de las moléculas de agua y se denomina difusión.

La teoría cinética considera que las moléculas de agua poseen un movimiento aleatorio que aumenta con la temperatura. Por tanto, en el recipiente con agua caliente las moléculas de agua se mueven con mayor velocidad que en el recipiente con agua fría.
Si las moléculas se mueven con mayor velocidad aumentan los choques con las partículas que forman la tinta y se produce la difusión con mayor rapidez.