Los sitios de nucleación ayudan a la separación física de sólidos, líquidos y gases. Eso generalmente ocurre en la etapa temprana del cambio de fase debido a ebullición, congelación, evaporación o condensación, pero no siempre. El ejemplo de Mentos en Coca-Cola es la separación de CO2 gaseoso del agua líquida sin ningún cambio de estado. La nucleación es fácil de entender usando la mecánica clásica. La referencia a los niveles de energía no ayuda a comprender.
Los sitios de nucleación son necesarios porque las moléculas individuales que intentan separarse físicamente no tienen suficiente peso (positivo o negativo) para superar la viscosidad del fluido circundante (gas o líquido). Superar la resistencia requiere múltiples moléculas para agregarse en una burbuja de gas o gota de líquido. También porque las moléculas que cambian a una forma más densa (sólida o líquida) no pueden formar los enlaces que definen la forma más densa a menos que estén en proximidad física.
Ejemplos de nucleación:
- ¿Cuál es el alcance de las matemáticas en la química orgánica?
- ¿El potencial hídrico del agua pura en STP se toma como qué?
- Si se libera energía cuando se forman enlaces, ¿por qué aprendemos que, por ejemplo, los enlaces CH y enlaces fosfato en ATP son 'ricos en energía'?
- ¿Por qué el titanio tiene 4 electrones de valencia si está en el grupo 3?
- ¿Cómo se ve afectada la acidez por los átomos de deuterio?
Mentos en Coca-Cola (nucleación heterogénea)
El coque es agua líquida que contiene CO2 gaseoso. Se vuelve sobresaturada después de bajar la presión al abrir el recipiente. Algunas de las moléculas de CO2 quieren salir del agua y salir al aire. Inicialmente no pueden salir porque las moléculas individuales de CO2 no tienen suficiente flotabilidad para superar la viscosidad del agua. Son como burbujas de CO2 atrapadas en la masa de pan. Para comenzar su viaje a la superficie, las moléculas de CO2 deben unirse en burbujas lo suficientemente ligeras como para mover las moléculas de agua a un lado al doblar o romper sus enlaces de hidrógeno.
La superficie de un disco Mentos no recubierto (menta) es rugosa y contiene muchos orificios microscópicos. El agua no puede entrar (mojar) en el interior de los agujeros debido a su viscosidad. Si miraras un agujero con un microscopio, verías agua formando un puente caído sobre la parte superior del agujero y el agujero lleno de aire. Las moléculas de CO2 se mezclan con el aire en el agujero para formar una burbuja lo suficientemente grande como para doblar el agua y subir a la superficie.
Agua de congelación (nucleación homogénea)
Una botella de agua destilada se enfría bajo cero pero permanece líquida. Golpear la botella hace que el agua se convierta en hielo en un segundo o dos.
El sitio de nucleación fue creado por flujo turbulento creando pequeñas áreas de alta y baja presión. Los cristales de hielo se crearon en áreas de alta presión porque un mayor porcentaje de moléculas de agua adyacentes formaron fuertes enlaces entre sí. El siguiente video muestra la formación de hielo donde el flujo laminar se vuelve turbulento. Muestra que la nucleación no es causada por moléculas que se “alinean”, como se indicó en otro video, ni por la siembra con una burbuja de aire.
Agua hirviendo (ambos tipos de nucleación)
Una taza con una superficie interior lisa se llena con agua destilada y se calienta por encima de ebullición en un horno microondas. No hierve Insertar una cuchara o una bolsita de té hace que explote en la cara del usuario.
El agua hirviendo normalmente usa nucleación homogénea y heterogénea. En una olla en la parte superior de la estufa, se forman burbujas en el fondo de la olla debido al flujo turbulento causado por la distribución desigual del calor. Además, se forman en el fondo y los lados de la maceta debido a los rasguños microscópicos que proporcionan cavidades donde se pueden formar burbujas. El agua hierve más rápido en una olla con una superficie interior rugosa por la misma razón que la cinta adhesiva se adhiere peor al papel de lija que el vidrio liso. Los contactos adhesivos solo picos de papel de lija; No puede fluir hacia los valles debido a su viscosidad. En ambos casos, el contacto entre un líquido viscoso en una superficie lisa es mayor que el área de contacto en una superficie rugosa.
El calentamiento con microondas minimiza la distribución desigual del calor. Una taza con una superficie lisa no tiene suficientes rasguños para que se formen burbujas. La ausencia de sitios de nucleación habituales hace posible que el agua de microondas permanezca líquida por encima de su punto de ebullición.
[Una búsqueda de “cazadores de mitos y agua” encontró esta imagen de Kari Byron, que se ve mejor que una taza de café.] 
