¿Por qué una esponja absorbe agua pero no mercurio?

Escribo esto en respuesta a la publicación anterior de Josh Manson, aunque su respuesta explica algunos aspectos de esta pregunta, pero hay varios errores y declaraciones incorrectas en su respuesta que deben señalarse para evitar engaños. La respuesta del usuario de Quora tampoco es suficiente.

En primer lugar, este fenómeno no solo se debe a la propiedad del líquido (agua o mercurio). Lo que estamos discutiendo es el fenómeno de la humectación, y cuando hablamos de humedecer siempre se trata de 3 cosas: la superficie (en este caso, la esponja), el líquido (en este caso, el agua o el mercurio) y el entorno (en este caso, aire). Para esta discusión, podemos suponer que la tercera variable (el entorno: aire) es una constante, sin embargo, el segundo factor (el sólido: esponja) es extremadamente importante y los otros mensajes no se reconocieron.

Josh Manson parece sugerir que la energía superficial única y “única” del agua es la razón por la que se empapa en la tela; ese no es el caso. A continuación se muestra una imagen tomada de la entrada de wiki de tensión superficial, tenga en cuenta que la forma del mismo líquido difiere. En la experiencia diaria, el agua en una pajita se comporta como el caso más a la izquierda, pero en el laboratorio, podemos cambiar fácilmente el comportamiento utilizando pajitas hechas de diferentes materiales.

Para ayudar a visualizar este fenómeno, aquí hay dos ejemplos diarios:
izquierda: agua sobre papel toalla, derecha: agua sobre hojas de loto, para estos dos ejemplos, el líquido (agua) es el mismo, el entorno (aire) es el mismo, pero el comportamiento de humectación es completamente diferente, porque la superficie es diferente

El punto es que si un líquido moja un sólido depende tanto de la propiedad del líquido como de la propiedad del sólido. En el caso de la esponja humectante con agua, funciona porque la esponja está hecha de materiales hidrófilos (es decir, agua húmeda), si usa una esponja que es hidrófoba (es decir, no moja el agua), entonces la esponja ya no absorberá el agua. Existen tales esponjas que están diseñadas para absorber el aceite, el aceite y el agua generalmente se comportan de manera muy diferente cuando se trata del comportamiento de humectación.

Otra forma de pensar en esto es la cohesión y la adhesión Cohesión (química): en esta entrada de la wiki, en realidad usa el ejemplo del agua y el mercurio para demostrar la diferencia en las fuerzas cohesivas y adhesivas. Nuevamente, siempre se trata de la comparación entre cohesión (afinidad consigo mismo) versus adhesión (afinidad con otra sustancia), nunca se trata solo del líquido mismo.

Por supuesto, el mercurio tiene una energía superficial muy alta, por lo que es extremadamente difícil encontrar un sólido que tenga suficiente afinidad con las moléculas de mercurio para humedecerlo. Pero eso es completamente diferente a la imposibilidad, como sugirió Josh Manson “Es por eso que el mercurio no absorberá nada, no puede. Ninguna esponja podría absorberlo”.

En el campo de la ciencia de los materiales, hemos estado empujando el límite de las limitaciones en muchos aspectos, como el punto de fusión, la resistencia, la tenacidad, etc. Todos los días sale material nuevo, puede que ya exista material que pueda humedecer el mercurio, por Por ejemplo, algún tipo de aleación de mercurio en forma sólida con alto contenido de mercurio, por lo que la propiedad de la superficie es muy parecida al mercurio líquido (“como las trampas como”). Pero como el mercurio no humedece la mayoría de los sólidos, no puedo pensar en una razón para desarrollar una esponja que absorba el mercurio, imagínese: si el cuerpo humano es superhidrofóico como la hoja de loto, entonces no habrá necesidad de toallas.

Pocas palabras más sobre la respuesta de Josh Manson:

“El mercurio no funciona bien para la acción capilar”, “El mercurio no puede usar la acción capilar”, “La presión del aire no puede superar la densidad en un tubo más grande que la propia molécula “, estas declaraciones de Josh Manson son extremadamente inexactas, y algunos son autoconflicto. No se mencionan cuidadosamente, por lo tanto, deben tomarse con precaución.

Se reduce a las propiedades únicas del agua. La acción capilar causa esto.

Consigue una taza normal, ponle un poco de agua y deja que se asiente. Si miras de cerca, verás que el agua a los lados se adhiere a la taza. Si pones un corcho en la taza, se mueve hacia el centro.

Si obtiene un tubo lo suficientemente pequeño, esta propiedad del agua en realidad permitirá que el agua fluya por el tubo porque la presión del aire es débil en el tubo y no puede evitar que el agua suba. Así es como los árboles altos llevan agua a las ramas más altas. Si el tubo se agranda, la presión del aire se vuelve suficiente para mantenerlo presionado.

La acción capilar es la causa del agua que empapa la tela. Si cuelga un trozo de tela sobre una taza de agua con la tela en el agua, después de un corto tiempo, toda la pieza absorberá agua. Esto es lo que está pasando con una esponja.

Ahora, el mismo vaso de agua, agregue más agua hasta que esté completamente lleno hasta el borde. Luego agrega un poco más. ¿Te das cuenta de que el nivel del agua está realmente por encima del borde del vaso? Ahora, si flota el corcho, se mueve hacia el borde.

Esto demuestra tensión superficial. Una propiedad que es muy fuerte en el agua. Piscinas de agua. El agua permanecerá en un lugar si es posible. No muchos líquidos tienen una tensión superficial más alta que el agua. Lo único que se me ocurre es …

…mercurio

Mercurio tiene una tensión superficial que hace que se comporte como una fantasía psicodélica. Parece sentir mercurio cerca y saltará para unirse a la piscina. Es un metal, y su densidad es mucho mayor que el agua, para algo realmente inusual, colóquelo en una taza de jarabe de maíz. Eso demostraría bastante bien la viscosidad y la densidad. Pero me estoy dejando llevar. Lo siento.

El mercurio no funciona bien para la acción capilar. Su tensión superficial es demasiado. Y su densidad no ayuda en absoluto. A Mercurio realmente no le gusta mucho nada más. El agua humedecerá todo, como Marvin Gaye o el mariscal de campo estrella de la escuela secundaria, en crack. Usando esa analogía, el mercurio moja las cosas como Tom Petty o el tipo del equipo de porristas de la escuela secundaria.

Mercury no puede usar la acción capilar, el tamaño del tubo requerido sería demasiado pequeño. La presión del aire no puede superar la densidad en un tubo más grande que la molécula misma. Es por eso que el mercurio no absorberá nada, no puede.

Ninguna esponja podría absorberlo. Siempre se unirá por sí mismo y esperará el posible día de amalgamación.

Esponja como espacio vacío, debido a la acción capilar, el agua se extrae y se deposita en espacios vacíos.
Mientras que el mercurio es un líquido que exhibe una mayor fuerza de cohesión , el átomo de mercurio tiene una mayor atracción hacia la molécula de mercurio en comparación con el agua. y la molécula de agua no puede caber en el espacio intermolecular

El material de la esponja no está “humedecido” por el mercurio (ya que no hay interacciones potenciales entre el material de la esponja y el Hg para causar este efecto).

Esto significa que, incluso si la gravedad lo permite para este líquido denso, no es posible la acción capilar, que es responsable de esparcir el humedecimiento “existente” a través de una esponja (o líquido hasta el “capilar” de la planta).

Street creds – Doctorado, química

Depende de la esponja.

El oro y el mercurio forman fácilmente una amalgama. Esta es, por ejemplo, la base de la “búsqueda de oro”: enrolle mercurio líquido en la arena para absorber el oro, luego hierva el mercurio.

Si hicieras una esponja de oro, apuesto a que absorbería mercurio. Incluso podría funcionar si cubrieras una esponja normal con pan de oro.

Una advertencia: no creo que puedas “tocar” esa esponja de oro y recuperar el mercurio.

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