Es posible que hayas visto videos de lo que parece una botella ordinaria de agua fría colgando y ocupándose de sus propios asuntos de agua hasta ¡bam! Alguien lo golpea contra la mesa y toda la botella se convierte instantáneamente en hielo . ¿Qué es esta magia oscura?
Bueno, permítanos ser los primeros en decirle que no es magia, sino ciencia, y algo de ciencia bastante simple en eso. Y sí, absolutamente puedes probar este en casa.
Estación de nucleación
Cuando una sustancia cambia de estado, como el agua líquida que se convierte en hielo sólido, el proceso implica la nucleación . Ahí es cuando hay una imperfección en la sustancia, como un poco de polvo en el agua, que el nuevo estado puede usar como una especie de ancla, o núcleo, para que se produzca el cambio de un estado a otro. Una molécula forma un cristal de hielo en el núcleo, lo que crea más área de superficie helada, lo que hace que más moléculas cercanas se conviertan en hielo, lo que crea más área de superficie helada, lo que hace que incluso más moléculas cercanas se conviertan en hielo ... idea.
Por lo general, hay muchos núcleos presentes en el agua. Entonces, cuando coloca una botella de agua en el congelador, comienza a congelarse alrededor de esas imperfecciones en todo el líquido. Esto se llama nucleación heterogénea porque el agua no es uniforme. Hay cosas en él y el hielo se forma en todo el agua con el tiempo.
Pero es posible crear una nucleación homogénea . Eso sucede cuando no hay impurezas en el agua porque no hay núcleos para que se forme el hielo a medida que el agua se enfría cada vez más. Este es el proceso que crea hielo "instantáneo".
Ciencia súper genial en tu congelador
El agua se congela a 32 grados Fahrenheit (0 grados Celsius). Pero el agua purificada , como las que se compran en botellas en la tienda, no contiene nada más que moléculas de agua. Así que no hay nada que ponga en marcha el habitual proceso de nucleación heterogénea.
Si tiene botellas de agua purificada, puede meterlas en el congelador y dejarlas tranquilas, sin moverlas, sin tocarlas, durante un par de horas. Seguirán siendo líquidos porque el agua pura sin núcleos se congela a -43,6 grados Fahrenheit (-42 grados Celsius). Ahora es un líquido sobreenfriado , que de hecho suena genial.
El tiempo exacto que tarda el agua en congelarse dependerá del tamaño de las botellas de agua y del congelador, pero se necesitarán entre dos y media y tres horas para que el agua llegue a este estado de sobreenfriamiento.
Solo después de estas pocas horas de preparación ocurre la parte "instantánea" del hielo instantáneo. Pero es asombroso. Retire con cuidado las botellas del congelador. Luego agite uno o golpéelo sobre la mesa. Cualquier cosa puede actuar como un núcleo en este punto: burbujas de aire, una ligera abolladura en la botella. Cualquier pequeño cambio será suficiente para provocar una nucleación homogénea.
Una vez que está presente esa perturbación, las moléculas de agua uniformes se convertirán en hielo tan rápidamente que parecerá instantáneo.
Ahora eso es supercool
Una alternativa al método de golpear o agitar es verter el agua sobreenfriada sobre un cubito de hielo. El cubo servirá como núcleo y podrás crear una pequeña torre de hielo mientras viertes.
