Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Hay compuestos químicos que tienen una gran afinidad por el agua; uno de los más destacados es el poliacrilato de sodio, que es el polímero superabsorbente por excelencia. Se puede “tragar” una cantidad de agua de hasta 500 veces su propio peso. En este experimento comprobaremos su alta hidrofilia.
El EXperimento
Se coloca poliacrilato de sodio en un vaso de precipitados y se añade lentamente agua. Se verá cómo el líquido es absorbido por el sólido, aumentando el tamaño de este. El poliacrilato cambiará su textura y aspecto de polvo a uno parecido al de la nieve.
Como segunda parte del experimento se puede añadir sal al polímero hidratado. Este se deshidratará, pero el proceso será muy lento.
Fundamento
El poliacrilato de sodio es un polímero de los llamados hidrogeles. Se obtiene polimerizando acrilato de sodio, que es la sal sódica del ácido acrílico (ácido prop-2-enoico). La unidad repetitiva de la cadena polimérica es [CH2CH(COONa)]n, indicando n la longitud de la cadena. Su estructura se esquematiza en la siguiente figura:
Las cadenas se pueden unir unas a otras mediante agentes químicos reticulantes para formar redes.
Cuando el polímero entra en contacto con agua, los iones Na+ se rodean de ella (se hidratan). Eso hace que las cargas negativas de los grupos carboxilato (–COO–) se repelan y que, por consiguiente, aumente el volumen (de forma bastante considerable). El aumento de volumen deja hueco a moléculas de agua que acuden a los iones carboxilato para hidratarlos, y de esta manera quedan apantalladas y compensadas en parte las cargas.
Suponiendo que el monómero sea [CH2CH(COONa)], que entran en el interior del polímero 6 moléculas de agua por monómero y que los iones sodio se hidratan con 6 molécula de agua, una forma muy simplificada de explicar mediante una reacción química lo que ocurre podría ser esta:
[CH2CH(COONa)]n + 12n H2O ⇌ {[CH2CH(COO–)] · 6H2O}n + n (Na · 6H2O)+
Curiosamente, el polímero sigue pareciendo seco porque las moléculas de agua se insertan en su interior. Su aspecto es de nieve medio derretida; de hecho, una de las aplicaciones de este compuesto es la fabricación de nieve artificial.
Mezclado con tierra, también es muy útil en agricultura, para retener agua. Los pañales de bebé contienen este polímero o hidrogeles de iguales propiedades (también funciona muy bien como absorbente de agua el poliacrilato de potasio).
El agua absorbida se puede desorber añadiendo sal, ya que se estarán suministrando iones Na+ que revertirán el proceso (en aplicación del principio de Le Châtelier en el equilibrio escrito), si bien la salida del agua será muy lenta (puede llevar una semana o más la pérdida de toda el agua absorbida). Por la misma razón, si el agua contiene iones, estos dificultarán la hidratación del polímero. Podríamos decir, a título de chiste, que al poliacrilato también le gusta el vino (ya que absorbe grandes cantidades de él), pero menos que el agua, pues el vino contiene muchos iones.
Bibliografía
- J. M. G. V. A unas sustancias les encanta el agua y otras la odian. Triplenlace. https://triplenlace.com/2013/06/30/a-unas-sustancias-les-encanta-el-agua-y-otras-la-odian/
Imágenes: cabecera: poliacrilatosodico.com; texto: Martin Hubbe en Researchgate.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
