En sus experimentos, los estudiosos aplicaron una gran presión a una serie de pequeños contenedores llenos de agua y metano, creando en su interior condiciones afines a las que se dan en las profundidades oceánicas o dentro de planetas como Urano o Neptuno. En su investigación, los científicos aplicaron alta presión a pequeños recipientes llenos de agua y metano, creando condiciones similares a la intensa presión que está en el fondo del océano o dentro de los planetas Urano y Neptuno. El estudio fue apoyado por el Consejo de Investigación de Ingeniería y Ciencias Físicas y el Consejo Europeo de Investigación (ERC, por sus siglas en inglés). En resumen, como quizás también te pasara a ti, yo creía que desde hace unos años se conocía en detalle el origen de la inmiscibilidad del aceite y el agua.
Los investigadores suponen que esto pasa por el hecho de que las moléculas de metano se contraen conforme incrementa la presión, al tiempo que las moléculas de agua continúan en gran parte iguales. Esto podría dejar que las moléculas de metano compactadas encajen entre las moléculas de agua mucho más grandes, permitiéndoles mezclarse, según explica el aparato. En un estudio recién publicado en Science Advances , los científicos han demostrado, en efecto, que las moléculas de aceite, que comunmente repelen el agua , tienen la posibilidad de ser “forzadas” a disolverse en el líquido elemento si las dos substancias se someten a presiones extremas. Bajo un microscopio, el metano –de la misma el aceite– aparece como enormes gotitas en agua a presión habitual, lo que revela que las sustancias no se mezclan. No obstante, el equipo encontró que las gotas desaparecieron a altas presiones, lo que señala que el metano se había diluido.
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Comprender las propiedades de mezcla del agua y el metano podría contribuir a los estudiosos a hallar la forma de sustituir disolventes costosos y peligrosos utilizados en la industria. Asimismo, podría contribuir a proporcionar novedosas percepciones sobre las condiciones en el fondo del océano o en el sistema del sol exterior. El estudio, publicado en \’Science Advances\’, sugiere que algunas moléculas oleosas –que normalmente repelen el agua– pueden ser forzadas a disolverse en agua cuando ámbas sustancias se comprimen juntas bajo presión extrema. El aceite, por su lado, se comporta de una manera absolutamente opuesta. Por eso, no siente ni atracción ni repulsión por las moléculas de agua.
Ciertos ejemplos de sustancias caseras de este tipo son el alcohol o el amoníaco. Por otra parte, y siguiendo el dicho \’Cada oveja con su pareja\’ lo que se disuelve en agua nunca se disuelve en aceite y lo que se disuelve en aceite nunca se disuelve en agua. Fundación Aquae quiere ser centro de referencia, nacional y también en todo el mundo, en torno al agua.
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Comprimiendo el metano junto al agua, los científicos consiguieron descubrir de qué forma ambas sustancias interactuaban conforme las condiciones (la presión ejercida sobre ellas) aumentaba. El metano se emplea a menudo en ensayos para estudiar las propiedades de moléculas hidrófobas. El estudio recomienda, además de esto, que sería viable combinar con agua otros tipos de moléculas hidrófobas utilizando exactamente el mismo procedimiento. En los experimentos se han utilizado nanogotas de hexadecano de 200 nm de diámetro sumergidas en agua pesada pura ; para elaborarlas se usan ultrasonidos. Los fantasmas vibracionales se han preciso usando dispersión por suma de frecuencias en la región entre 2200 y 2800 cm⁻¹, para estudiar los links O–D y C–H en el diseño aceite–agua. A lo largo de las últimas dos décadas se intentó efectuar esta medida sin éxito; parecía irrealizable medir el espectro vibratorio del agua en la área de las nanogotas de aceite.
JoseJuan, tú lo has dicho «semeja fácil», pero no lo es. La física cuántica de la interacción de una molécula de agua con un hidrocarburo está más allá de lo que permiten simular los mayores supercomputadores de todo el mundo (requerimos ordenadores cuánticos para este tipo de cosas). Las simulaciones computacionales no en todos los casos son útiles para discernir entre hipótesis en competición (ahora me agradaría, porque yo investigo en física computacional). Comprender las características de mezcla entre el agua y el metano podría ayudar a los estudiosos a conseguir maneras de sustituir los peligrosos (y muy caros) disolventes que se usan en varios procesos industriales. Y también va a ayudar a ofrecer nuevas pistas sobre las condiciones que reinan en lo mucho más profundo de los océanos y en otros planetas del Sistema Solar.
Científicos de la Universidad de Edimburgo demostraron en un estudio que el agua y el aceite sí pueden mezclarse, al revés de lo que siempre se ha creído y visto por experiencia propia. Si bien este hallazgo sólo puede darse bajo determinadas situaciones. Se toma el envase pequeño, se llena de aceite hasta la mitad y se coloca en el fondo del vaso. En el vaso se echa, con precaución, la cantidad de alcohol que sea necesaria para cubrir el envase pequeño. Francis estudió informática, física, se doctoró en matemáticas, investiga en ciencias computacionales, le dio clases a ingenieros industriales y ahora da bioinformática a futuros bioquímicos en la Universidad de Málaga. Quiere ser escritor de libros de divulgación científica en el momento en que se jubile.
En Condiciones Extremas, Las Moléculas De Aceite Pueden Ser Forzadas A Disolverse En El Líquido Elemento
Mientras tanto redacta en su blog para entrenar el arte de hacer fácil lo bien difícil. Yo he leído quecse puede añadir un poco de aceite al agua, en frío, antes de calentarla, para que no se peguen los spagetis, y el aceite no brinca, no chisporrotea, como cuando vas a freír un filete de pescado o de carne o arroz o pasta cocido/a y escurrido/a, y esta humedo/a; por la diferencia de temperatura. “Esta es la primera vez que se revela que el metano se mezcla con el agua”, asegura John Loveday, del Centro para la Ciencia en las Condiciones Extremas de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Edimburgo. Si el envase pequeño es de plástico le pegamos en la base una moneda para darle mayor estabilidad y evitar que flote. De esta forma, solo serán solubles en agua aquellas sustancias que se comporten como un imán.
Avances recientes han permitido sobrepasar esa limitación, siendo su éxito la contribución del artículo que mucho más impacto tendrá en el futuro; remito a los apasionados en estos datos a consultar la información suplementaria del artículo. Hay 2 grandes diferencias entre los espectros de las interfaces aire–agua y aceite–agua. Por una parte, en la zona entre 2395 y 2500 cm⁻¹, donde se aprecia la fuerza de los links de hidrógeno O–D, siendo más fuertes los que menor amplitud fantasmal presentan. Como muestra la figura en la interfaz aire–agua los enlaces de hidrógeno O–D son más que en el diseño aceite–agua. Y por otra parte, un pico centrado en 2745 cm⁻¹ en la interfaz aire–agua, ausente en el diseño aceite–agua, asociado a grupos O–D que no están ligados por links de hidrógeno (a átomos de H del aceite).
El efecto es el mismo que si acercas un imán a un trozo de madera, por poner un ejemplo. Para realizar este experimento necesitamos aceite, agua y un vaso. Introducimos aceite en un vaso y a continuación vemos como todos estos se separa. Esto se debe a que el aceite es una sustancia no polar y tiene una consistencia mucho más pequeña y las partículas del agua no permiten que las partículas del aceite entre en ella, por ello observamos como se marca con claridad el límite entre el aceite y el agua.
¿Por Qué Razón El Agua Y El Aceite No Se Tienen La Posibilidad De Combinar?
Esto señala que también puede ser viable combinar, y de manera similar, otras moléculas hidrófobas con agua. Al comprimir el agua y el metano juntos, los científicos fueron capaces de conseguir información sobre de qué manera interactúan los modelos químicos. El metano se utiliza con frecuencia en ensayos para estudiar las características de las substancias, como el petróleo, que repelen el agua –llamadas moléculas hidrófobas–. Los estudiosos creen que esto pasa pues las moléculas de metano van encogiendo conforme la presión aumenta, al tiempo que las moléculas de agua prosiguen sosteniendo el mismo tamaño. Lo cual permitiría a las cada vez más pequeñas moléculas de metano “cuadrar” entre las moléculas de agua, bastante mayores, haciendo de este modo posible la mezcla entre ellas.
Bajo el microscopio y a una presión habitual el metano, al igual que el petróleo, hace aparición con apariencia de grandes gotas independientes del agua, lo que revela que las dos substancias no se intercalan. Pero a altas presiones, las gotas desaparecieron, señalando sin dudas que el metano se había diluido. En todo caso, si hay agua bajo el aceite que no hierve es porque la temperatura del agua sigue por debajo de cien ℃ (la presión ejercida por el aceite es bastante pequeña a fin de que influya de manera importante). Para lograrlo hay que calentar el aceite, pongamos a 180 ℃, pero no el agua (basta que haya mucho más aceite que agua y poner la resistencia que calienta el líquido en la región donde estará el aceite). Pues se forma un gradiente de temperatura en el aceite, la parte en contacto con la resistencia (que habría de estar bajo la situación del envase que contiene lo que se fríe) va a estar a 180 ℃, pero dicha temperatura se reducirá a una temperatura inferior a 100 ℃ en la interfaz con la área del agua. Un diseño de esta clase es simple de concebir y si la freidora alcanza temperaturas bastante mayores (pongamos 250 ℃) es suficiente con aumentar el volumen de aceite y la distancia entre la resistencia y la superficie del agua.
¿Por Qué Hace Espuma El Agua Oxigenada Al Curarnos?
Para mi sorpresa, había dos hipótesis en liza, las dos sin acompañamiento observacional. El nuevo producto apoya una de estas hipótesis con resultados observacionales y simulaciones numéricas. No sé si los especialistas considerarán que la cuestión ya está resuelta, pero al menos semeja mucho más cerca de su solución. Como siempre y en todo momento, un último artículo, más allá de que se publique en Science, jamás es la última palabra en ciencia. Va a haber que estar informado de cómo reaccionan a este producto los defensores de la otra hipótesis. Para llevar a cabo su investigación, el equipo de estudiosos “exprimió” moléculas de metano y agua entre 2 finas capas de diamante, comprimiéndo cada vez más y más a base de reducir el espacio entre ellas.