EJE 1: FUERZAS INTERMOLECULARES Conceptuales Geometría molecular: Teoría de la repulsión entre pares electrónicos de valencia. Geometría electrónica y molecular. Tipos de disposición molecular. Fuerzas intermoleculares: Van der Waals. Enlace por puente de hidrógeno. El estado líquido. Tensión Tensión superficial. superficial. Viscosidad. Viscosidad. El agua: agua: estructura, propiedades, propiedades, contaminantes, contaminantes, usos usos e importancia. Procedimentales Representación de moléculas en el plano y en tres dimensiones. Definir conceptos básicos de la unidad. Resolución de guías de ejercicios y cuestionarios.
FUERZAS INTERMOLECULARES Dentro de una molécula, los átomos están unidos mediante fuerzas intramoleculares (enlaces iónicos, metálicos o covalentes, principalmente). principalmente). Estas son las fuerzas que se deben vencer para que se produzca un cambio químico. Son estas fuerzas, por tanto, las que determinan las propiedades químicas de las sustancias. Sin embargo existen otras fuerzas intermoleculares intermoleculares que actúan sobre distintas moléculas o iones y que hacen que éstos se atraigan o se repelan. Estas fuerzas son las que determinan las propiedades físicas de las sustancias como, por ejemplo, el estado de agregación, el punto de fusión y de ebullición, la solubilidad, la tensión superficial, la densidad, etc. Por lo general son fuerzas débiles débiles pero, al ser muy numerosas, su contribución contribución es importante. La figura inferior resume los diversos tipos de fuerzas intermoleculares. Pincha en los recuadros para saber más sobre ellas.
FUERZAS ELECTROSTÁTICAS (IÓN-IÓN) Son las que se establecen entre iones de igual o distinta carga: Los iones con cargas de signo opuesto se atraen Los iones con cargas del mismo signo se repelen La magnitud de la fuerza electrostática viene definida por la ley de Coulomb y es directamente proporcional a la magnitud de las cargas e inversamente prop orcional 1
al cuadrado de la distancia que las separa (Figura de la izquierda). Con frecuencia, este tipo de interacción recibe el nombre de puente salino. Son frecuentes fr ecuentes entre una enzima y su sustrato, entre los aminoácidos de una proteín pr oteínaa o entre los ácidos nucleicos y las proteín pr oteínas as (Figuras inferiores). inferiores).
Los aminoácidos cargados de una proteína pueden establecer enlaces iónicos (puentes salinos) dentro de una proteína o entre proteínas distintas La unión de una enzima a su sustrato puede estar gobernada por interacciones electrostáticas, como en el caso de la Ribulosa-bifosfato-carboxilasa Ribulosa-bifosfato-carboxilasa FUERZAS IÓN-DIPOLO Son las que se establecen entre un ión y una molécula polar . Por ejemplo, el NaCl se disuelve en agua por la atracción que existe entre los iones Na + y Cl- y los correspondientes polos con carga opuesta de la molécula de agua. Esta solvatación de los iones es capaz de vencer las fuerzas que los mantienen juntos en el estado sólido (Figura inferior izquierda). La capa de agua de hidratación que se forma en torno tor no a ciertas proteínas proteínas y que resulta tan importante para su función también se forma gracias a estas interacciones interacciones (Figura inferior inferior derecha).
FUERZAS IÓN-DIPOLO INDUCIDO Tienen lugar entre un ión y una molécula apolar. La proximidad del ión provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar que convierte (de modo transitorio) en una molécula polarizada. En este momento se produce produc e una atracción entre el ión y la molécula polarizada. Un ejemplo de esta interacción es la interacción entre el ión Fe++ de la hemoglobina y la molécula de O2, que es apolar. Esta interacción es la que permite la unión reversible del O 2 a la hemoglobina y el transporte de O 2 desde los pulmones hacia los tejidos (ver tabla inferior).
Unión reversible del O2 a la hemoglobina INTERACCIONES HIDROFÓBICAS En un medio acuoso, las moléculas hidrofóbicas tienden a asociarse por el simple hecho de que evitan interaccionar con el agua. Lo hace por razones termodinámicas: las moléculas hidrofóbicas se asocian para minimizar el número de moléculas de agua que puedan estar en contacto con las moléculas hidrofóbicas (ver tabla inferior).
En medio acuoso, cada molécula de lípido obliga a las moléculas de agua vecinas a adoptar estados más ordenados (las que están est án sombreadas de color azul 2
Cuando las moléculas de lípido se agregan, sólo están más ordenadas las moléculas de agua que están en contacto directo con el agregado. Al ser menos, la entropía aumenta.
Este fenómeno se denomina efecto hidrofóbico y es el responsable de que determinados lípidos formen agregados supramoleculares. Son ejemplos de fuerzas hidrofóbicas: y y y
las que se establecen entre los fosfolípidos que forman las membranas celulares (forman bicapas) las que se establecen en el interior de una micela durante la digestión de los lípidos las que hacen que los aminoácidos hidrofóbicos se apiñen en el interior de las proteínas globulares
La membrana celular es una bicapa lipídica
Micela formada por moléculas anfipáticas
Apiñamiento de aminoácidos apolares (azul) en el interior de una proteína globular
FUERZAS DE VAN DER WAALS Cuando se encuentran a una distancia moderada, las moléculas se atraen entre sí pero, cuando sus nubes electrónicas empiezan a solaparse, las moléculas se repelen con fuerza (Figura de la derecha). El término "fuerzas de van der Waals" engloba colectivamente a las fuerzas de atracción entre las moléculas. Son fuerzas de atracción débiles que se establecen entre moléculas eléctricamente neutras (tanto polares como no polares), pero son muy numerosas y desempeñan un papel fundamental en multitud de procesos biológicos. Las fuerzas de van der Waals incluyen:
Fuerzas dipolo-dipolo (también llamadas fuerzas de Keesom), entre las que se incluyen los puentes de hidrógeno Fuerzas dipolo-dipolo inducido (también llamadas fuerzas de Debye) Fuerzas dipolo instantáneo-dipolo inducido (también llamadas fuerzas de dispersión o fuerzas de London) 3
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FUERZAS DE POLARIDAD (DIPOLO-DIPOLO) Una molécula es un dipolo cuando existe una distribución asimétrica de los electrones debido a que la molécula está formada por átomos de distinta electronegatividad . Como consecuencia de ello, los electrones se encuentran preferentemente en las proximidades del átomo más electronegativo. Se crean así dos regiones (o polos) en la molécula, una con carga parcial negativa y otra con carga parcial positiva (Figura inferior inferior izquierda). Cuando dos moléculas polares (dipolos) se aproximan, se produce una atracción entre el polo positivo de una de ellas y el negativo de la otra. Esta fuerza de atracción entre dos dipolos es tanto más intensa cuanto mayor es la polarización de dichas moléculas polares o, dicho de otra forma, cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados (Figura inferior derecha).
Los enlaces serán tanto más polares cuanto mayor sea la diferencia de electronegatividad entre los átomos enlazados (ver tabla inferior).
Electronegatividad de algunos elementos
La electronegatividad electronegatividad en la Tabla Periódica
En el fluoruro de hidrógeno, por ejemplo, el F es más electronegativo que el H porque su núcleo, con 9 cargas positivas, atrae a los e - compartidos con el H con más fuerza que el núcleo del H, con una sóla carga positiva. Por lo tanto, los e - compartidos por covalencia estarán más próximos al F que al H y la molécula forma un dipolo permanente (Figura de la izquierda).Un ejemplo particularmente interesante de las interacciones dipolo-dipolo son los puentes de hidrógeno.
El momento dipolar () es un vector (orientado hacia la carga negativa y cuya magnitud depende de la intensidad de la carga y de la distancia entre los átomos) que permite cuantificar la asimetría de cargas en la molécula (Figura inferior izquierda). La forma de la molécula también afecta al momento dipolar (Figura inferior derecha). 5
PUENTES DE HIDRÓGENO Los puentes de hidrógeno constituyen un caso especial de interacción dipolodipolo (Figura de la derecha). Se producen cuando un átomo de hidrógeno está unido covalentemente a un elemento que sea:
muy electronegativo y con dobletes electrónicos sin compartir de muy pequeño tamaño y capaz, por tanto, de aproximarse al núcleo del hidrógeno y
y
Estas condiciones se cumplen en el caso de los átomos de F, O y N. El enlace que forman con el hidrógeno es muy polar y el átomo de hidrógeno es un centro de cargas positivas que será atraído hacia los pares de electrones sin compartir de los átomos electronegativos de otras moléculas (Figura de la izquierda). Se trata de un enlace débil (entre 2 y 10 Kcal/mol). Sin embargo, como son muy abundantes, su contribución a la cohesión entre biomoléculas es grande. La distancia entre los átomos electronegativos unidos mediante un puente de hidrógeno suele ser de unos 3 Å. El hidrógeno se sitúa a 1Å del átomo al que está covalentemente unido y a 2 Å del que cede sus e- no apareados (Figura de la derecha).
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Muchas de las propiedade pr opiedadess físicas y químicas del agua se deben a los puentes de hidrógeno. Cada molécula de agua es capaz de dormar 4 puentes de hidrógeno, lo que explica su elevado punto de abullición, ya que es necesario romper gran cantidad de puentes de hidrógeno para que una molécula de agua pase al a l estado gaseoso.
Este enlace es fundamental en bioquímica, ya que: y y
condiciona en gran medida la estructura espacial de las proteínas y de los ácidos nucleicos y está presente en gran parte de las interacciones que tienen lugar entre distintos tipos de biomoléculas en multitud de procesos fundamentales para los seres vivos
En las hélices E de las proteínas se forman puentes de hidrógeno (en color verde) entre los enlaces peptídicos de aminoácidos que distan 4 posiciones en la secuencia Las dos hebras del DNA se mantienen unidas mediante los puentes de hidrógeno (en color amarillo) que se forman entre las bases nitrogenadas (que no se muestran en la figura inferior)
FUERZAS DIPOLO-DIPOLO INDUCIDO Tienen lugar entre una molécula polar y una molécula apolar. En este caso, la carga de una molécula polar provoca una distorsión en la nube electrónica de la molécula apolar y la convierte, de modo transitorio, en un dipolo. En este momento se establece una fuerza de atracción entre las moléculas.
Gracias a esta interacción, gases apolares como el O 2, el N2 o el CO2 se pueden disolver en agua.
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FUERZAS DIPOLO INSTANTÁNEO-DIPOLO INDUCIDO También se llaman fuerzas de dispersión o fuerzas de London. En muchos textos, se identifican con las fuerzas de van der Waals, lo que puede generar cierta confusión. Las fuerzas de dispersión son fuerzas atractivas débiles que se establecen fundamentalmente entre sustancias no polares, aunque también están presentes en las sustancias polares. Se deben a las irregularidades irregularidades que se producen en la nube electrónica de los átomos de las moléculas por efecto de la proximidad mutua. La formación de un dipolo instantáneo en una molécula origina la formación de un dipolo inducido en una molécula vecina de manera que se origina una débil fuerza de atracción atra cción entre las dos (ver tabla inferior).
En promedio, la distribución de cargas en torno a una molécula apolar es simétrica y no hay momento dipolar
Las fuerzas de London son fuerzas de atracción entre dipolos que surgen de forma transitoria
Sin embargo, a tiempos cortos la nube electrónica puede fluctuar, creando momentos momentos dipolares instantáneos
Estas fuerzas son mayores al aumentar el tamaño y la asimetría de las moléculas . Son mínimas en los gases nobles (He, Ne), algo mayores en los gases diatómicos (H 2, N2, O2) y mayores aún en los gases poliatómicos (O 3, CO2).
5 Indicar cuales de los siguientes compuestos son polares colocando una P y cuales no colocando una A a) b) c) d)
HBr H2S NH3 H2O
Rta: a) b) c) d) ll) m) n) ñ) P
e) Cl2 f) CBr 4 g) O2 h) CCl4
i) I2 j) C6H6 k) CH4 l) CF4
ll) LiF m) HI n) HF ñ) HCl
e) f) g) h) i) j) k) l) A
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- ¿Qué tipos de fuerzas intermoleculares existen entre los siguientes pares de compuestos? a) b) c) d)
HBr y H2S Cl2 y CBr 4 I2 y NO3 NH3 y C6H6
Rtas: a) ambas moléculas son polares: polares : Dipolo-dipolo Dipolo-dipo lo y también F. de de dispersión b) ambas moléculas son no polares: polar es: F. de dispersión c)No polar y ion: fuerzas fuerza s ion-dipolo inducido y F de dispersión d) polar y no polar: dipolo ± dipolo inducido y fuerzas de dispersión
7 - ¿Qué tipo de enlace existe en los siguientes pares de compuestos? Dibujarlos a) b) c) d) e)
H2O + H2O NH3 + NH3 H2O + NH3 FH + FH NH3 + HF
Rta: enlaces covalentes y enlaces de hidrógeno
8 - ¿Cuáles de los siguientes compuestos puede forma enlace de hidrógeno con el agua? a) CH3OCH3 b) CH4 c) Fd) HCOOH e) Na+ Rta: a) c) d)
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Tensión superficial En el interior de un líquido una molécula es atraída por todas las que le rodean (fuerzas de cohesión), de manera que el efecto total es nulo. Pero en la superficie las fuerzas que atraen a las moléculas hacia abajo no pueden ser neutralizadas por las moléculas superiores porque no existen. A causa de este hecho los líquidos tienden siempre a presentar la menor superficie libre posible, y así por ejemplo, una gota adopta la forma esférica porque ésta, a igualdad de volumen le corresponde la mínima superficie. Esta tendencia de las superficies libres a contraerse es motivo de una fuerza que actúa tangencialmente a la superficie libre y normal al borde de sujeción de ésta, recibe el nombre de "TENSIÓN SUPERFICIAL" y mide la fuerza por unidad de longitud del borde de sujeción. Su unidad por tanto en el S.I. es el Newton/metro. En el caso del agua, el valor de esta tensión superficial es: T = 10-3 N/m Las láminas líquidas pueden utilizarse para resolver problemas matemáticos cuya solución analítica presenta grandes dificultades. Si se trata de determinar la superficie de área mínima limitada por una armadura de alambre doblado en forma arbitraria, el problema puede resolverse introduciendo la armadura dentro de una disolución jabonosa y esperando algunos segundos a que la lámina se contraiga. agu
Ejemplo de tensión superficial: una aguja de acero sobre agua agua.. En física se denomina tensión superficial de un líquido a la cantidad de energía necesaria para disminuir disminuir su superficie 1 por unidad de área. Esta definición implica que el líquido tiene una resistencia para aumentar su superficie. Este efecto permite a algunos insectos insectos,, como el zapatero (Gerris lacustris) lacustris ) , desplazarse por la superficie del agua sin hundirse. La tensión superficial (una manifestación de las fuerzas intermoleculares intermoleculares en los líquidos), lí quidos), junto a las fuerzas que se dan entre los líquidos y las superficies sólidas que entran en contacto con ellos, da lugar a la capilaridad capilaridad..
Causa
A nivel microscópico, la tensión superficial se debe a que las fuerzas que afectan a cada molécula son diferentes en el interior del líquido y en la superficie. Así, en el seno de un líquido cada molécula está sometida a fuerzas de atracción que en promedio se anulan. Esto permite que la molécula tenga una energía bastante baja. Sin embargo, en la superficie hay una fuerza neta hacia el interior del líquido. Rigurosamente, si en el exterior del líquido se tiene un gas gas,, 10
existirá una mínima fuerza atractiva hacia el exterior, aunque en la realidad esta fuerza es despreciable debido a la gran diferencia de densidades entre el líquido y el gas. Otra manera de verlo es que una molécula en contacto con su vecina está en un estado menor de energía que si no estuviera estuviera en contacto con dicha vecina. Las moléculas interiores tienen todos las moléculas vecinas que podrían podría n tener, pero las partículas de contorno tienen menos partículas vecinas que las interiores y por eso tienen un estado más alto de energía. Para el líquido minimizar su estado energético es por tanto minimizar el número de partículas en su superficie.2 Energéticamente, las moléculas situadas en la superficie tiene una mayor energía promedio que las situadas en el interior, por lo tanto la tendencia del sistema será a disminuir la energía total, y ello se logra disminuyendo el número de moléculas situadas en la superficie, de ahí la reducción de área hasta el mínimo posible. Como resultado de minimizar la superficie, una superficie asumirá la forma más suave que pueda ya que está probado matemáticamente que las superficies minimizan el área por la ecuación de Euler-Lagrange. Euler-Lagrange. De esta forma el líquido intentará reducir cualquier curvatura en su superficie para disminuir su estado de energía de la misma forma que una pelota cae al suelo para disminuir su potencial gravitacional.
Propiedades
La tensión superficial puede afectar a objetos de mayor tamaño impidiendo, por ejemplo, el hundimiento de una flor. La tensión tensión superficial superficial suele representarse mediante mediante la letra letra . Sus unidades unidades son de N·m -1=J·m-2 (véase análisis dimensional). dimensional ). Algunas propiedades de : y
y
y
y
y
>
0, ya que para aumentar el estado del líquido en contacto hace falta llevar más moléculas a la superficie, con lo
cual disminuye la energía del sistema y es , o la cantidad de trabajo necesario para llevar una molécula a la superficie. depende de la naturaleza de las dos fases puestas en contacto que, en general, será un líquido y un sólido. Así, la tensión superficial será igual por ejemplo para agua en contacto con su vapor, agua en contacto con un gas inerte o agua en contacto con un sólido, al cual podrá mojar o no (véase capilaridad capilaridad)) debido a las diferencias entre las fuerzas cohesivas (dentro del líquido) y las adhesivas (líquido-superficie). (líquido-superficie). se puede interpretar como un fuerza por unidad de longitud (se mide en N·m -1). Esto puede ilustrarse considerando un sistema bifásico confinado por un pistón móvil, en particular dos líquidos con distinta tensión superficial, como podría ser el agua y el hexano hexano.. En este caso el líquido con mayor tensión superficial (agua) tenderá a disminuir su superficie a costa de aumentar la del hexano, de menor tensión superficial, lo cual se traduce en una fuerza neta que mueve el pistón desde el hexano hacia el agua. El valor valor de depende de la la magnitud de las fuerzas intermoleculares intermolecular es en el seno del líquido. De esta forma, cuanto mayor sean las fuerzas de cohesión del líquido, mayor será su tensión superficial. Podemos ilustrar este ejemplo considerando tres líquidos: hexano hexano,, agua y mercurio mercurio.. En el caso del hexano, las fuerzas intermoleculares son de tipo fuerzas de Van der Waals. Waals. El agua, aparte de la de Van der Waals tiene interacciones de puente de hidrógeno, de mayor intensidad, y el mercurio está sometido al enlace metálico, metálico, la más intensa de las tres. tres. Así, Así, la la de cada líquido crece del hexano al mercurio. Para un líquido dado, el valor de disminuye con la la temperatura temperatura,, debido al aumento de la agitación térmica, lo que redunda en una menor intensidad intensidad efectiva efectiva de las fuerzas intermoleculares. intermoleculares. El valor de tiende a cero cero conforme conforme la 11
temperatura se aproxima a la temperatura crítica Tc del compuesto. En este punto, el líquido es indistinguible del vapor, formándose una fase continua donde no existe una superficie definida entre ambos .
Tensoactividad Se denomina tensoactividad al fenómeno por el cual una sustancia sustancia reduce la tensión superficial superficial al a l disolverse en agua u otra solución acuosa. Su fórmula es {{n}=m(masa)/(masa molar)}}; donde: -D = Diámetro. - = Tensi Tensión ón Superf Superfici icial. al. -F = Fuerza. Valores para diferentes materiales
Ejemplos de tension superficial : Tabla de tensión superficial de líquidos a 20 °C
Material
Tensión Superficial / (10-3 N/m)
Acetona
23,70
Benceno
28,85
Tetracloruro de Carbono
26,95
Acetato de etilo
23,9
Alcohol etílico
22,75
Éter etílico
17,01
Hexano
18,43
Metanol
22,61
Tolueno
28,5
Agua
72,75
Capilaridad La capilaridad es una propiedad de los líquidos que depende de su tensión superficial (la cual a su vez, depende de la cohesión o fuerza intermolecular del intermolecular del líquido), que le confiere la capacidad de subir o bajar por un tubo capilar . Cuando un líquido sube por un tubo capilar, es debido a que la fuerza intermolecular (o intermolecular (o cohesión intermolecular) entre sus moléculas es menor a la adhesión del líquido con el material del tubo (es decir, es un líquido que moja). El líquido sigue subiendo hasta que la tensión superficial es equilibrada por el peso del líquido que llena el tubo. Éste es el caso del agua agua,, y ésta propiedad es la que regula parcialmente su ascenso dentro de las plantas plantas,, sin utilizar energía para vencer la gravedad. gravedad. 12
Sin embargo, cuando la cohesión entre las moléculas de un líquido es más potente que la adhesión al capilar (como el caso del mercurio mercurio), ), la tensión superficial hace que el líquido descienda a un nivel inferior, y su superficie es convexa.
Efectos de capilaridad. ca pilaridad. Tubo capilar
Un aparato comúnmente empleado para demostrar la capilaridad es el tubo capilar; cuando la parte par te inferior de un tubo de vidrio se coloca verticalmente, en contacto con un líquido como el agua agua,, se forma un menisco cóncavo cóncavo;; la tensión superficial succiona la columna líquida hacia arriba hasta que el peso del líquido sea suficiente para que la fuerza de la gravedad se equilibre con las fuerzas intermoleculares. intermoleculares. El peso de la columna líquida es proporcional al cuadrado del diámetro del tubo, por lo que un tubo angosto a ngosto succionará succionará el líquido en una longitud mayor que un tubo ancho. Así, un tubo de vidrio de 0,1 mm de diámetro levantará una columna de agua de 30 cm. Cuanto más pequeño es el diámetro del tubo capilar mayor será la presión capilar y capilar y la 3 altura alcanzada. En capilares de 1 µm (micrómetro) de radio, con una presión pr esión de succión 1,5 × 10 hPa (hectopascal = hPa = 1,5 atm atm), ), corresponde a una altura de columna de agua de 14 a 15 m. Dos placas de vidrio que están separadas por una película de agua de 1 µm de espesor, se mantienen unidas por una presión de succión de 1,5 atm. Por ello se rompen los portaobjetos humedecidos al intentar separarlos. Entre algunos materiales, como el mercurio y el vidrio, las fuerzas intermoleculares del líquido exceden a las existentes entre el líquido y el sólido, por lo que se forma un menisco convexo y la capilaridad trabaja en sentido inverso. Las plantas Las plantas succionan agua del terreno por capilaridad, aunque las plantas más grandes requieren de la transpiración para desplazar la cantidad necesaria.
Ley de Jurin La ley de Jurin define la altura que se alcanza cuando se equilibra el peso de la columna de líquido y la fuerza de ascensión por capilaridad. La altura h en metros de una columna líquida está dada por la ecuación:
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Ángulo de contacto. donde: = tensión superficial interfacial ( N ( N/m) /m) = ángulo de contacto = densidad del líquido ( kg kg/m³) /m³) g = aceleración debido a la gravedad, por lo tanto:(m/ s²) r = radio del tubo (m) Para un tubo de vidrio en el aire a nivel del mar y mar y lleno de agua, = 0,0728 N/m a 20 °C °C = 20° = 1000 kg/m³ g = 9,80665 m/s² entonces, la altura de la columna de agua, en metros metros,, será:
Viscosidad
En la animación el fluido de la izquierda es más viscoso que el de la derecha. La viscosidad es la oposición de un fluido a las deformaciones tangenciales. Un fluido que no tiene viscosidad se llama fluido ideal, en realidad todos los fluidos conocidos presentan algo de viscosidad, siendo el modelo de viscosidad viscosidad nula una aproximación bastante buena para par a ciertas aplicaciones.
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Contenido
y
1 Explicación de la viscosidad 1.1 Medidas de la viscosid viscosidad ad 2 Enlaces externos 3 Véase también o
y y
Explicación de la viscosidad
Imaginemos un bloque sólido (no fluido) sometido a una fuerza tangencial, por ejemplo, una goma de borrar sobre la que se sitúa la palma de la mano que empuja en dirección paralela a la mesa; en este caso, el material sólido opone una resistencia a la fuerza aplicada, pero se deforma (b), tanto más cuanto menor sea su rigidez. Si imaginamos que la goma de borrar está formada por delgadas capas unas sobre otras, el resultado de la deformación es el desplazamiento relativo de unas capas respecto de las adyacentes, tal como muestra la figura (c).
Deformación
de un sólido por la aplicación de una fuerza tan g tan g encial encial .
En los líquidos, el pequeño rozamiento existente entre capas adyacentes se denomina viscosidad . Es su pequeña magnitud la que le confiere al fluido sus peculiares características; así, por ejemplo, si arrastramos la superficie de un líquido con la palma de la mano como hacíamos con la goma de borrar, las capas inferiores no se moverán o lo harán mucho más lentamente que la superficie ya que son arrastradas por efecto de la pequeña resistencia tangencial, mientras que las capas superiores fluyen con facilidad. Igualmente, si revolvemos con una cuchara un recipiente grande con agua en el que hemos depositado pequeños trozos de corcho, observaremos que al revolver en el centro también se mueve la periferia y al revolver en la periferia también dan vueltas los trocitos de corcho del centro; de nuevo, las capas cilíndricas de agua se mueven por efecto de la viscosidad, disminuyendo su velocidad a medida que nos alejamos de la cuchara.
Ejemplo de la viscosidad de la leche y el agua. Líquidos con altas viscosidades no forman salpicaduras. Cabe señalar que la viscosidad sólo se manifiesta en fluidos en movimiento, ya que cuando el fluido está en reposo adopta una forma tal en la que no actúan las fuerzas tangenciales que no puede resistir. Es por ello por lo que llenado 15
un recipiente con un líquido, la superficie del mismo permanece plana, es decir, perpendicular a la única fuerza que actúa en ese momento, la gravedad gravedad,, sin existir por tanto componente tangencial alguna. alguna. Si la viscosidad fuera muy grande, el rozamiento entre capas adyacentes lo sería también, lo que significa que éstas no podrían moverse unas respecto de otras o lo harían muy poco, es decir, estaríamos ante un sólido. Si por el contrario la viscosidad fuera cero, estaríamos ante un superfluido que presenta propiedades notables como escapar de los recipientes aunque no estén llenos (véase Helio-II Helio-II). ). La viscosidad es característica de todos los fluidos, tanto líquidos como gases, si bien, en este último caso su efecto suele ser despreciable, están más cerca de ser fluidos ideales.
Medidas de la viscosidad La viscosidad de un fluido puede medirse por un parámetro dependiente de la temperatura llamado coeficiente de viscosidad o simplemente viscosidad : y
Coeficiente de viscosidad dinámico, designado como o . En unidades en el SI SI:: [µ] = [Pa·s] = [kg·m-1·s1 ] ; otras unidades:
1 Poise = 1 [P] = 10 -1 [Pa·s] = [10-1 kg·s-1·m-1] er unidades de viscosidad para viscosidad para V er unidades y
tener una idea más exacta del Poise [P].
Coeficiente de viscosidad cinemático, designado como , y que resulta ser igual al cociente del coeficiente de viscosidad dinámica entre la densidad = /. (En unidades en el SI SI:: [] = [m2.s-1]. En el sistema cegesimal es el Stoke(St).
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