Vova Krasen
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Una sola gota de solvente se arremolina como una pequeña bailarina encima de un vaso de agua, desechando gradualmente pequeños trozos redondos de sí mismo hasta que no queda nada. Algunos de los que lo vieron pensaron que parecía una galaxia girando o el huracán más pequeño del mundo. Todos los que lo vieron se preguntaron qué diablos estaba pasando, y eso incluye a los investigadores que realizaron el experimento en 2011..
La gota mágica de solvente aparece en un GIF llamado "Una gota de diclorometano en el agua que desaparece en espiral mientras se evapora", publicado el jueves (11 de enero) en el foro r / chemicalreactiongifs de Reddit. A pesar de su nueva fama (más de 20 mil votos a favor en las primeras 24 horas), el GIF se originó en un artículo de 2011 publicado en la revista química alemana Angewandte Chemie..
La tesis del artículo era simple: cuando sueltas una gota de solvente diclorometano (DCM) en un vaso de precipitados con agua jabonosa, se ve realmente genial. [Álbum: Fotos premiadas tomadas a través de un microscopio]
“Este es un experimento muy fácil y un fenómeno muy complicado.,” dijo Oliver Steinbock, profesor de química en la Universidad Estatal de Florida y autor principal del estudio. "Nos sorprendió mucho, y todavía estamos.”
Para preparar el experimento, Steinbock y sus colegas investigadores llenaron varios vasos de precipitados con diversas concentraciones de agua y un desinfectante de laboratorio común llamado CTAB. Con una pipeta, agregaron una sola gota de DCM, un líquido incoloro que a veces se usa como desengrasante, a cada vaso y filmaron los resultados. Cada prueba tomó alrededor de 20-30 segundos en total y fue visible a simple vista..
Entonces, que esta pasando aqui?
Cada gota de DCM, que tiene un punto de ebullición relativamente bajo, comenzó a evaporarse tan pronto como salió de la pipeta. Pero las sorpresas comenzaron cuando las gotas tocaron la solución de agua jabonosa..
"El DCM tiene una densidad más alta que el agua, por lo que es de esperar que se hunda de inmediato", dijo Steinbock. "Pero en cambio, tan pronto como toca el agua, parte de ella se esparce y crea este tipo de película que mantiene la gota en la superficie del agua ... es como un bote que mantiene la gota a flote.” (Aunque la película de DCM no es visible en el GIF viral anterior, puede verla claramente en varios otros videos del experimento que Steinbock publicó en YouTube).
A pesar de esta película en forma de barco, una pequeña parte de la gota comienza a hundirse. No es visible desde el punto de vista de arriba hacia abajo de este GIF; sin embargo, un pequeño chorro de burbujas que caen se forma debajo de la gota una vez que toca el agua. El chorro de DCM que cae reduce lentamente el volumen de la gota, pero también hace que gire. "Es un poco como tirar la cadena de un inodoro", dijo Steinbock. "El agua tiene una tendencia a comenzar a girar y retorcerse. Y eso desencadena la rotación de la gota que comenzamos a ver".
En unos pocos segundos, la gota flota, gira y se evapora a la vez. Como resultado de estas fuerzas combinadas, las gotas más pequeñas eventualmente comienzan a soltarse del borde de la gota más grande. Pero en lugar de hundirse, se disparan radialmente, avanzando en línea recta sobre la superficie de la película hasta que ellos mismos se evaporan..
"Estas gotitas son autopropulsadas", dijo Steinbock. Esto se debe a un fenómeno llamado efecto Marangoni, que establece que un líquido con una tensión superficial alta tirará con más fuerza que un líquido con una tensión superficial baja. Esta diferencia de tensión crea una fuerza en el sistema que puede provocar movimiento..
A medida que el DCM en el experimento comienza a evaporarse, la tensión superficial de la gota disminuye desde el exterior hacia adentro. Las gotas más pequeñas comienzan a formarse en el borde de la gota grande, hasta que la tensión superficial relativamente alta del agua circundante aleja las gotas pequeñas en lo que Steinbock llama una trayectoria "balística". Cada gota individual se mueve hacia adelante hasta que su tensión superficial se vuelve igualmente inestable, lo que lleva a una mayor fragmentación. Eventualmente, las gotas se dividen tantas veces que ya no se pueden ver. (Un artículo de 2017 en Physical Review Letters explica más el fenómeno).
Estas y otras fuerzas continúan girando y encogiendo la gran gota de DCM hasta que, de repente, pierde su simetría y chisporrotea locamente en la evaporación total. Por qué el sistema pasa repentinamente de un estado de aparente simetría a un caos entrópico total desconcierta incluso a Steinbock y sus colegas investigadores. A lo largo de media docena de experimentos, no pudieron recrear los patrones exactos que se ven en este GIF. "Me desanimó un poco entender lo complicado que es realmente", dijo Steinbock..
Por complicado que fuera, esta pequeña gota de solvente, sin embargo, hablaba de algo intrínseco y puro en muchos de los que lo vieron. Como dijo MurderSlinky, usuario de Reddit: "Nunca antes me había relacionado tanto con un gif como con este diminuto e insignificante punto de líquido que gira sin rumbo fijo en un mar infinito e indiferente mientras poco a poco se convierte en nada".