Divulgación de Grado de Química, UCO: Vida y milagros de una pompa de jabón

Todos nos hemos pasado las horas muertas jugando con las pompas de jabón cuando éramos pequeños, intentando hacerlas más grandes y que no se rompieran; y cuando lo conseguíamos nos quedábamos embobados con sus formas y sus colores. Incluso ya creciditos cuando vemos a algún artista en un parque o en la televisión creando pompas gigantescas también nos quedamos asombramos.

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Estos fenómenos, que a pequeños (y no tan pequeños), tanto nos fascinan tienen su explicación en la ciencia.

¿Cómo consiguen las pompas adoptar esa forma y mantenerla?

La explicación radica en el efecto producido por las fuerzas que existen entre las moléculas de un fluido y que son distintas en el interior y en la superficie: las moléculas en el interior del líquido están atraídas por todas aquellas moléculas a su alrededor; en cambio las moléculas en la superficie solo están atraídas por las que están a los lados y por debajo de ellas, igual que si formamos una cadena humana en la que todas las personas están cogidas por las manos. Esto provoca que la superficie presente cierta tensión superficial [2], haciendo que se comporte de forma elástica.

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Esta tensión también explica por qué la pompa es esférica: trata de reducir la superficie de la pompa lo máximo posible buscando una estabilización energética. Esto solo no sería suficiente para formar la pompa por lo que necesitamos un ingrediente extra, el jabón. El jabón está formado por moléculas llamadas tensioactivos [4], que se componen de una parte hidrófila (apetencia por el agua) y otra hidrófoba (repele el agua) creando una película por encima y por debajo de la capa de agua reduciendo su tensión superficial. A pesar de esto, lo que hace es estabilizar la pompa mediante el efecto de Marangoni [5], haciendo que duren más. Este efecto consiste en que al estirarse la película de jabón, la concentración de este en una zona concreta disminuye, aumentando la tensión superficial del agua y reforzando selectivamente las partes más débiles de la pompa evitando que se estire demasiado y acabe por romperse.

¿Por qué las pompas cambian de color?

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Cuando la luz incide en la película parte de ella es reflejada por la zona exterior de la superficie de la pompa mientras que otra parte entra dentro de la película y resurge tras ser reflejada en el otro extremo. La reflexión total [7] que se observa está determinada por la interferencia entre estas reflexiones. Esta interferencia es proporcional al grosor de la película e inversamente proporcional a la longitud de onda. Por tanto, para un grosor dado, la interferencia será constructiva para unas longitudes de onda o destructiva para otras, de forma que la luz sea reflejada con diferentes tonalidades [8]. El color también se verá afectado por el ángulo en el que incide la luz en la superficie de la pompa originando interferencias y, aunque la película de la pompa tenga un grosor uniforme, se seguirán viendo cambios de colores.