El físico responde: El agua y el aceite son irreconciliables

Balles preguntó:
“Te voy a preguntar una pequeña duda; En el instituto siempre nos decían que el agua y el aceite no se mezclan porque tienen diferente densidad, en cambio, por ejemplo, sí que se pueden mezclar dos metales fundidos como pueden ser el estaño y el cobre, aún teniendo éstos dos diferentes densidades. ¿Cuál es el fallo aquí? Supongo que la explicación que nos dieron los profesores no era del todo completa.”

En el instituto se intenta siempre explicar un montón de cosas de la mejor manera posible, sin embargo los profesores se encuentran muchos obstáculos por el camino. Por ejemplo, que esté dando una asignatura que no dominan perfectamente como biólogos (geólogos) dando la asignatura de geología (biología) o de físicos (químicos) dando química (física), estas son maravillas del sistema educativo español pero no es el principal obstáculo. El principal obstáculo es que es necesario mostrar a chavales que han visto 4 cosas de física ejemplos cotidianos para que lo comprendan; estos ejemplos quizá no sean del todo rigurosos pero pueden cumplir perfectamente su cometido ejemplificador siempre que no se hagan muchas preguntas al respecto. Al final son cosas que no son correctas del todo pero funcionan tan bien en ciertos aspectos que realmente son útiles, y los chavales ya se darán cuenta de la verdad cuando estudien más física. Un ejemplo claro es el de la pregunta: ¿Por qué el agua y el aceite no se pueden mezclar? ¿Tiene la densidad algo que ver como nos decían o no? Vamos a ver hasta donde lo que nos contaron era verdad.

Entonces, ¿por qué no se mezclan el aceite y el agua? Dejemonos de densidades, la razón está en la polaridad. La polaridad es una propiedad que tienen los cuerpos cuando los átomos que forman sus moléculas tienen cargas opuestas (eléctricas o magnéticas). El ejemplo claro son los imanes que siempre constan de una carga norte unida a una carga sur, la polaridad está relacionada con la dirección y la intensidad de la fuerza generada. El caso es que cuando juntas un objeto cargado positivamente con electricidad con uno cargado negativamente lo que tienes es un dipolo eléctrico (un imán es un dipolo magnético).

El caso es que el agua es H2O, es decir, cada molécula está formada por un átomo de oxígeno y enganchado a el dos átomos de hidrógeno formando un triángulo, es como la cabeza de Mickey Mouse. La gracia está en que debido a las propiedades de estos átomos y su forma de enlazarse (no voy a entrar en detalles aquí, quizá otro día) todos los electrones se quedan alrededor del átomo de oxígeno y los de hidrógeno se quedan solos. Esto hace que el oxígeno quede cargado negativamente y los hidrógenos positivamente, haciendo que la molécula de agua sea un dipolo. Y ¿por qué es esto importante? Pues porque las cargas negativas y positivas se atraen y por tanto una molécula de agua se juntará rápidamente con otros dipolos, como otra molécula de agua.

Y ahora ya estamos preparados para responder la pregunta, ¿por qué no se mezclan el aceite y el agua? Pues por la misma razón por la que no se mezcla un trozo de hierro en agua, porque las moléculas que componen estos elementos no son dipolos. Al no ser dipolos, las moleculas de agua prefieren juntarse con otras moléculas de agua dejando a las de aceite sólo con la posibilidad de juntarse con otras de aceite. Y esto se puede aplicar en general, las cosas cuyas moléculas están cargadas se mezclan bien con cosas cuyas moléculas también están cargadas formando nuevas sustancias (por ejemplo, el agua con la sal o con una aspirina efervescente). Y al revés, objetos con moléculas neutras se mezclan bien con objetos con moéculas neutras. La densidad no tiene nada que ver con esto.

Entonces, ¿en el instituto nos engañaron bien engañados? No, la densidad explica la otra cosa que se ve cuando mezclamos en un vaso estas dos sustancias, y es que el aceite siempre se pone arriba. Y esto que es debido a que la fuerza de Arquímedes hace que los objetos menos densos suelan estar encima de otros objetos más densos.