Gracias por otra pregunta espléndida. Las preguntas más simples que están justo debajo de nuestras narices, pero que nadie piensa hacer, son siempre las mejores.
La acción capilar no es una explicación porque es un efecto, no una causa. Simplemente significa que se puede trabajar desde los efectos de energía libre de la superficie y elevar el líquido a granel contra la gravedad. De hecho, el petróleo se levanta, pero esto no nos deja más sabios sobre el origen de esta energía. Y de todos modos, la acción capilar es la respuesta incorrecta.
Los aceites también pueden contener agua disuelta e impurezas polares o grupos funcionales que ayudarán a la humectación. Los absorbentes celulósicos también se pueden tratar para mejorar su afinidad por el aceite que, como era de esperar, aumenta la sorbencia. Pero esto no es lo suficientemente convincente, estoy de acuerdo. ¿Qué hemos pasado por alto?
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Contrariamente a la creencia popular y las explicaciones mal redactadas en los libros y tutoriales de química, hidrofóbico no es una fuerza repulsiva .
Hidrofóbico significa una baja afinidad por el agua, en oposición a la hidrofílica que significa una alta afinidad, a través de fuerzas polares y enlaces de hidrógeno.
El aceite y el agua no forman dos capas porque las moléculas se repelen entre sí. Se excluyen entre sí porque lo similar atrae a lo más fuerte que lo similar atrae a lo diferente.
La humectabilidad como definición se corta en un ángulo de contacto de 90 grados, pero siempre hay fuerzas atractivas o adhesivas entre un líquido y un sólido en esa interfaz, en todos los ángulos. Incluso en un ángulo de contacto alto hay cierta atracción, cierta fuerza adhesiva. Pero también hay fuerzas cohesivas dentro de un líquido que actúan en oposición . ¿Es la diferencia cohesión-adhesión toda la historia?
Sorbency es un efecto de energía libre neta, no solo energía per se, sino también entropía, porque estás inmovilizando moléculas líquidas en una superficie y eliminando grados de libertad, así como creando y destruyendo superficies. Esto parece ser peor de lo que pensábamos. La entropía no está ayudando.
¡Ajá! También debemos considerar las interfaces de la molécula de gas. La tensión superficial mide la energía libre por área, por lo que, aunque la toalla de papel tiene poca atracción, tiene una superficie muy grande y proporciona una matriz donde el aceite puede llenar los poros sin crear superficies de aire y aceite. De hecho, puede reducir la interfaz aire-aceite y la interfaz aire-celulosa, por lo que una acción de esponja tiene este aspecto mecánico – termodinámico.
Entonces podemos ponerlo más lindo así:
La celulosa tiene cierta afinidad por el petróleo, pero la acción de esponja se debe a la sustitución de una gran interfaz antiadherente con el aire para ambas sustancias, y al reemplazo por una gran adherencia parcial, que compensa el costo de entropía de inmovilizar el aceite y el Pérdida de cohesión en el petróleo.
