🦠Pimienta en agua y jabón. Tensión superficial y Coronavirus

Durante estos días el coronavirus está en boca de todos. No hay ninguna conversación que no acabe mencionando lo mal que están los supermercados o cómo va la cuarentena.

Además de eso, en redes sociales como twitter o instagram se difunden videos e imágenes relacionadas con esta pandemia.

Uno de los vídeos que se está viralizando en las últimas horas es un vídeo en el que supuestamente se enseña cómo el jabón espanta a las bacterias y virus.

El vídeo consiste en lo siguiente; aparece un plato con agua y bastantes puntos negros suspendidos en ella (Lo que simula a los virus – Pimienta en realidad). Introduciendo el dedo seco no ocurre nada. Sin embargo, basta con mojarse el dedo con un poco de jabón para que al introducirlo en el plato instantáneamente todas las partículas se alejen como si le tuvieran miedo al jabón.

Este es el típico experimento curioso que hacen en el hormiguero de vez en cuando, y recuerda mucho al experimento para extraer ADN con jabón. Pero, ¿Cuál es la explicación? Antes que nada vamos a definir un concepto clave.

La tensión superficial

La tensión superficial es la tendencia de la superficie de un líquido a disminuir su área lo máximo posible. Esto se debe a que las fuerzas moleculares son diferentes en las moléculas que se encuentran en la superficie y las moléculas que se encuentran rodeadas completamente o en el interior.

Las moléculas del interior se encuentran en un estado de mínima energía (Todos los enlaces están cubiertos). Sin embargo, las moléculas que se encuentran en la superficie tienen mayor energía o potencial al no tener todos los enlaces cubiertos. Es por ello que la tendencia natural de un líquido es a la de disminuir su estado energético disminuyendo la cantidad de moléculas en la superficie.

Esto se hace reduciendo al máximo posible el área o superficie libre. Dado un volumen fijo de líquido, este tenderá a reducir al máximo su superficie adoptando diversas formas en las que la relación volumen/área sea la máxima posible.

Pero… ¿Cuál es el cuerpo con mayor volumen pero menor superficie? LA ESFERA

(Demostración matemática probablemente en el futuro)

Es por ello que, cuando el líquido está libre, adopta la forma de esfera o gotas (También lo hacen las pompas, cuya formación con jabón tiene que ver con esta tensión superficial). De hecho, cuanto más suave sea la superficie de un cuerpo, menos área tiene (Demostrado con las ecuaciones de Euler-Lagrange), siendo la esfera el máximo exponente.

Esta tensión superficial puede simularse como una especie de piel que impide que se produzca un cambio brusco en la superficie del agua, haciendo el ángulo de contacto redondeado. Esta resistencia permite que algunos insectos puedan flotar sobre el agua o que un vaso de agua no se desborde.

Esto tiene muchas otras propiedades como la de que al darnos un planchazo con el agua duela como si nos hubiésemos tirado sobre el asfalto, o que si saltas desde un puente al agua mueres en vez de simplemente hundirte (Influye en mayor medida el cambio de aceleración).

O el mítico juego de hacer saltar las piedras

Y aún más fenómenos (Capilaridad, gota de agua en moneda, etc). Como veis, la utilidad e importancia de esta tensión superficial daría para un artículo propio.

Propiedad del jabón

Usamos el jabón todos los días. Bien sea para lavarnos las manos, los platos o la ropa. Cuando estamos lavando un plato, si le damos sólo con agua puede que quitemos los restos más grandes. Sin embargo, para limpiar correctamente necesitamos usar jabón.

El jabón, al mezclarse con el agua, es capaz de aislar sus moléculas, de manera que rompe esta especie de piel a la que hemos llamado tensión superficial y que protege la mugre.

En el caso de las grasas ocurre otro fenómeno muy especial. Y es que, como bien sabemos, el agua no se lleva bien con las grasas (No se mezclan). Esto se debe no sólo a la diferencia de densidades, sino además a la estructura de las moléculas ya que tienden a repelerse entre sí.

El jabón actúa como intermediario. Sus moléculas se componen de una parte hidrofílica (Tiende a adherirse a las moléculas de agua) y otra hidrofóbica (Las evita). Cuando lavamos las grasas con jabón, este permite la unión entre el agua y las grasas de manera que podemos eliminarlas de la superficie.

Además, el agua caliente nos facilita la tarea enormemente. No sólo porque “derrite” la grasa (Disminuye su viscosidad), sino porque a mayor temperatura disminuye la tensión superficial.

Explicación de la pimienta

Los granos de pimienta son hidrófobos (No se mezclan con el agua), y la tensión superficial y baja densidad hace que se queden flotando sobre la superficie.

Al introducir el dedo seco no modificamos nada. Sin embargo, si nos untamos el dedo con jabón y lo introducimos en el agua, el jabón se mezcla con el agua.

En este momento se produce una reacción en cadena. En el punto de contacto, esta “piel” se rompe. Sin embargo, el agua quiere seguir manteniendo esta tensión superficial, y hace que la piel se retraiga, alejandose al máximo posible del punto con jabón. Este movimiento hace que las partículas de pimienta adheridas a esta especie de piel también se muevan hacia los extremos, generando el efecto que hemos visto.

Este experimento no sólo puede hacerse con pimienta. Siendo creativo se pueden hacer cosas muy interesantes

Coronavirus y jabón

Por supuesto que hay que lavarse las manos ya que el jabón mata a las bacterias y virus. Sin embargo, la forma en la que mueren estos microorganismos no es ni de lejos a como ocurre con la pimienta. Es mucha más agresiva.

Los microorganismos suelen presentar una membrana que recubre las partes esenciales (orgánulos, ARN, ADN…). En el caso de la mayoría de organismos vivos y virus, la membrana se compone de una bicapa lipídica, formada como su propio nombre indica por dos capas de moléculas de lípidos.

Cuando entra en contacto con el jabón, este interactúa con dicha membrana dañándola, de manera que el microorganismo no puede realizar sus funciones correctamente y muere.

Además, los virus y bacterias presentan ciertas estructuras que establecen enlaces entre ellos y la superficie de manera que quedan adheridos. El jabón rompe también estos enlaces y permite que todos los restos sean expulsados de la superficie una vez que la lavamos.

Dejo un gráfico muy interesante extraído de este artículo en inglés en el que se explica el procedimiento.