miércoles, 14 de septiembre de 2005

Burbujas de jabón

La ciencia por gusto-Martín Bonfil Olivera
Burbujas de jabón

14-septiembre-05

Puede parecer exagerado comparar a la vida con una pompa de jabón. Pero más allá de la metáfora (más allá del estrecho margen de condiciones -temperatura, acidez, presión, gravedad- que permiten la persistencia del frágil equilibrio dinámico que llamamos vida), hay un sentido formal en que la vida existe literalmente dentro de una burbuja jabonosa.

Se trata de las sutiles pero complejas membranas que rodean, recubren y definen a todas las células, unidades mínimas de la vida. En ellas las propiedades fisicoquímicas de moléculas jabonosas -los fosfolípidos-, en interacción con el agua indispensable para la vida, dan pie a una estructura auto-organizada que regula el tráfico de sustancias hacia y desde el interior de la célula viva.

El agua es una sustancia singular: su molécula consta de dos pequeños átomos de hidrógeno unidos a uno de oxígeno, un poco mayor. Su aspecto recuerda la cabeza de Mickey Mouse, y tiene una propiedad determinante: el átomo de oxígeno presenta una mayor avidez por los electrones negativos que giran alrededor de los átomos -y que al compartirse constituyen los enlaces químicos. Debido a ello, presenta una pequeña carga eléctrica negativa, mientras que los hidrógenos-orejas tienen carácter positivo.

Este simple hecho es responsable de la mayoría de las propiedades del agua. En particular, su gran poder como disolvente se debe a que toda sustancia formada por partículas cargadas podrá formar uniones con las moléculas cargadas del agua y así disolverse. Gracias a ello los jabones y detergentes, cuyas moléculas tienen una cabeza cargada, soluble en agua, y una o varias colas aceitosas, que no atraen ni se ven atraídas por las cargas acuosas, pueden disolver a las grasas.

Cuando las moléculas de jabón entran en contacto con la grasa, forman alrededor de ella una capa protectora. Sus cabezas solubles quedan hacia fuera, en contacto con el agua, mientras que sus colas grasosas se incrustan naturalmente en el ambiente graso. La esfera así formada se disuelve en el agua, pues está completamente recubierta de cabezas cargadas. Los vínculos -o falta de ellos- entre moléculas de jabón y de agua explican así el poder limpiador.

Jabones y detergentes pueden formar también delgadas capas de agua emparedada entre dos láminas de moléculas jabonosas. Las cabezas solubles quedan incrustadas en la película acuosa, y las colas grasosas bailan en el aire. Surgen así las burbujas, tan delgadas que refractan el agua produciendo destellos tornasolados.

Las membranas celulares son burbujas inversas: dos capas de fosfolípidos -detergentes naturales- que separan el agua del interior de la del exterior. Las colas grasosas quedan, en este caso, en medio de la delgada capa.

Además de ser importantes para la vida, los jabones y detergentes tienen importantes aplicaciones industriales, como parte de procesos químicos, y ambientales, en el combate a la cada vez más frecuente contaminación por desechos petroleros. Por ello, estudiar su comportamiento y estructura molecular resulta no sólo fascinante, sino altamente revelador.

Un grupo de investigadores de la Universidad de Oregon publicó en el número de septiembre de la Revista de la Sociedad Química Estadounidense un artículo en el que, utilizando un avanzado método de espectroscopía infrarroja, logran estudiar qué sucede cuando una molécula de detergente entra en contacto con la superficie del agua.

El evento, revelado al iluminar con luz infrarroja a la molécula y captar la radiación que emite en respuesta, revela algo parecido a “un renacuajo hambriento que incrusta su cabeza en el aceite u otro contaminante y deja su cola agitándose en el agua”, según el símil que hace Geraldine Richmond, química líder del equipo de investigación.

Los investigadores afirman que su estudio permitirá comprender mejor y modelar el comportamiento de los detergentes. (En particular, han descubierto que el “cuello” del renacuajo detergente se tuerce primero paralelamente a la superficie del agua, mientas que su “cola” se endereza perpendicularmente a ésta...) Más allá de la utilidad que tales detalles moleculares puedan tener en el diseño de nuevos y mejores detergentes, nos proporcionan una sugerente imagen. En el fondo, ¿no se trata de eso la ciencia?


mbonfil@servidor.unam.mx

1 comentario:

William dijo...

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