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viernes, 30 de marzo de 2012

Polaridad del agua

A continuación vamos a observar el siguiente fenómeno, tras electrizar un globo mediante frotamiento se acerca a un chorro de agua:



Este fenómeno lo explica la teoría electromagnética aplicada a las moléculas. La molécula de agua tiene dos átomos de hidrógenos unidos a un átomo de oxígeno. Al igual que nuestra piel representa un límite frontera, un interfase entre dos medios, el interno y el externo, que es donde se producen los intercambios de información entre los dos medios (interacción), los electrones más externos al átomo (última capa electrónica) serán los importantes a la hora de analizar cómo interaccionaran estos átomos con otros. En concreto, según las características del átomos que forman la molécula del agua, la unión entre los átomos de hidrógeno con el de oxígeno es una unión covalente, es decir, los electrones de la frontera de los átomos se comparten mediante formación de pares (entre el oxígeno y los hidrógenos). Sin embargo, el átomo de oxígeno es capaz de atraer al par y situarlo más cerca de su núcleo que los átomos de hidrógeno. En esta situación la distribución de carga hace que se genere una parte parte positiva, el átomo de hidrógeno, frente a una parte negativa, el átomo de oxígeno más el par de electrones. Esto genera dos dipolos, uno por cada átomo de hidrógeno, y como consecuencia de la disposición geométrica de los átomos, un dipolo resultante resultado de la suma vectorial de los otros dos.


Según la disposición particular de los átomos de hidrógeno con una separación entre sí de 104,45 grados, el momento dipolar resultante es no nulo, sino que adquiere un valor, dirección y sentido determinado, y por tanto la molécula de agua se dice que es polar. Nótese que si los átomos de hidrógeno estuvieran separados por 180 grados, el momento dipolar resultante sería cero y por tanto, la molécula sería polar. La mayor capacidad de atraer la distribución de carga negativa por parte del átomo de oxígeno, hace que el reparto no sea equitativo y que la distribución de carga no sea homogénea. Una distribución poco homogénea hace perder simetrías a la forma geométrica de la molécula. Una pérdida de simetría en la molécula se traduce en que en vez de ser una molécula lineal, sea una especie de triángulo. El triángulo tiene menos simetrías que la línea. La molécula adquiere entonces la propiedad de responder frente a una interacción eléctrica (un tipo de información) en una dirección concreta. Si consideramos los campos eléctricos como propiedades del espacio, podemos decir que esta propiedad geométrica rompe la isotropía del espacio (no he tenido en cuenta la ruptura previa de isotropía debida al campo gravitatorio, estoy simplemente describiendo la situación ideal para dar finalmente la explicación, un poco rebuscada, del fenómeno).

A continuación voy al hecho en concreto, al frotar el globo lo he cargado de electrones en la región frotada. Como el material del globo es no conductor, la carga adquirida por el globo no se distribuye por toda la superficie, por lo que una pequeña región se queda con bastante carga eléctrica como para que se noten ciertos efectos (atracción de pelos, papeles, etc...) Esa región del globo cargada negativamente genera una propiedad del espacio, un campo eléctrico notorio en sus proximidades. Cuando acerco el globo al chorro de agua, la parte positiva de las moléculas es atraída por las cargas negativas del globo. De otra manera, la anistropía del espacio generada por la polaridad, hace que frente a una perturbación eléctrica del espacio (acercamiento del globo), la trayectoria del chorro de agua que debiera ser recta, se curve en una determinada dirección.

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