Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
Las esporas de licopodio son un material extremadamente hidrofóbico. Este experimento permitirá demostrarlo.
El experimento
Todo consiste en echar sobre una superficie de agua una capa de polvo de licopodio. Esta capa no se hundirá. Si se introducen los dedos cuidadosamente en el agua y después se sacan, se comprobará que no se han mojado. La superficie de esporas habrá actuado como un guante y no dejará pasar el agua hacia los dedos debido a una peculiar interacción entre esporas y agua.
Fundamentos
El polvo de licopodio es un material de color amarillo-ocre formado por esporas de las plantas del género Lycopodium. Su granulometría es muy fina; a escala microscópica se ve que está formado de como bolas de 20-40 μm de diámetro con poros de 2-5 μm.
Las superficies cubiertas con esporas de licopodio tienen una forma de humectarse con el agua muy peculiar, conocida como efecto de pétalo de rosa, consistente en que las gotas de agua no resbalan por la superficie cuando esta se inclina. Es más, incluso pueden colgar de superficie cuando se le da la vuela, como lo reflejan las siguientes imágenes:
El efecto pétalo de rosa hizo a los científicos plantearse los modelos clásicos sobre la hidrofobicidad y la hidrofilicidad de los materiales. Tradicionalmente, estas propiedades se relacionaban con el ángulo de contacto de las gotas de agua con la superficie en cuestión (θ). La siguiente imagen muestra ángulos de contacto de una gota de agua con una superficie hidrofóbica y otra hidrofílica:
Según los modelos clásicos, una superficie completamente hidrofóbica (ideal) sería aquella en la que el ángulo de contacto valdría 180o. Lo gota solo tocaría a la superficie en un punto y, por lo tanto, no se podría adherir a ella. Al contrario, cuanto más pequeño sea el ángulo, mayor será el poder humectante de la gota, que tenderá a “desparramarse” por la superficie.
Pero una superficie recubierta de esferas de licopodio tiene un comportamiento paradójico: el ángulo de contacto es muy alto (llega a alcanzar los 150o), por lo que cabría decir que la superficie es superhidrofóbica. Sin embargo, la gota no se despega fácilmente de ella, como se ha visto en las fotografías de más arriba. Esta propiedad se llama hidrofobicidad adhesiva y deriva del carácter rugoso y jerarquizado de las superficies recubiertas de esferas de licopodio (un sólido jerárquico es aquel que tiene elementos estructurales que a su vez están estructurados). La humectación de superficies rugosas interesa especialmente debido al surgimiento de nuevos materiales con superficies micro y nanoestructuradas y con estructuras jerárquicas. Especialmente se están investigando las propiedades de superhidrofobicidad y autolimpieza de estos materiales rugosos.
Los modelos de humedecimiento de las superficies de este tipo predicen que la rugosidad afectará al ángulo de contacto, pudiendo provocar tanto que el ángulo tienda a 0o (superhidrofilicidad) como a 180o (superhidrofobicidad). Para explicar el efecto de pétalo de rosa se ha estudiado la forma de interactuar el agua con una superficie rugosa, considerándose tres posibilidades: que la gota llene los poros grandes sin penetrar en los pequeños (que contienen aire), que suceda al revés o que llene ambos tipos de poros. Esta última es la explicación sugerida para la adherencia de las gotas de agua a una superficie de esferas de licopodio a pesar de su carácter hidrofóbico.
En la siguiente imagen se muestra una gota de agua recubierta de esporas de licopodio que está colocada sobre una superficie a su vez recubierta por esporas. La hidrofobicidad explica que las esporas no entren dentro de la gota de agua (que opone su tensión superficial a la entrada), si bien se mantienen pegadas a la gota, sin resbalar por ella.
Precauciones
No exponer polvo de licopodio a una llama porque arde con extrema facilidad.
Referencias
- E. Bormashenko et al. “Petal Effect” on Surfaces Based on Lycopodium: High-Stick Surfaces Demonstrating High Apparent Contact Angles. J. Phys. Chem. C, 2009, 113, 5568-5572. DOI: 10.1021/jp900594k.
- B. Bhushan y M. Nosonovsky. The rose petal effect and the modes of superhydrophobicity. Philos Trans A Math Phys Eng Sci. 2010, 368, 4713-28. DOI: 10.1098/rsta.2010.0203.
Lycopodium powder. Wikipedia. https://en.wikipedia.org/wiki/Lycopodium_powder.
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/ .
