¿Por qué las soluciones azucaradas son pegajosas? » ABC de la ciencia

Los enlaces de hidrógeno entre el azúcar y las moléculas de agua hacen que las soluciones de azúcar sean ‘pegajosas’. El extenso enlace H aumenta la cohesión y la adhesión de la solución, lo que, a su vez, da como resultado su pegajosidad.

Jarabe de azúcar, jarabe de arce, miel, algodón de azúcar. Todas estas delicias tienen dos cosas en común: una, son todos productos de azúcar disuelta en agua, y dos, ¡todas son PEGAJOSAS!

El azúcar en sí mismo es solo un cristal dulce, y el agua tampoco es pegajosa. Entonces, ¿por qué el agua y el azúcar, cuando se combinan, dan un lío pegajoso y pegajoso?

Para encontrar cómo estas sustancias aparentemente mundanas se transforman completamente cuando se mezclan, tenemos que profundizar en su estructura molecular.

agua azucar meme

¡La solución de azúcar es pegajosa!

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Una mirada más cercana al azúcar y al agua

La estructura del azúcar

“Azúcar” es un término genérico que se usa para describir muchos carbohidratos. Pero por ahora, usemos el término para referirnos a nuestro propio ‘azúcar de mesa’, también conocido como ‘sacarosa’.

La sacarosa pertenece a una clase de moléculas llamadas carbohidratos, ya que está compuesta de átomos de carbono, hidrógeno y oxígeno. Consta de 12 átomos de carbono, 22 de hidrógeno y 11 de oxígeno; de ahí la fórmula química C12H22O11.

Estructura de la sacarosa Fórmula esquelética de la sacarosa

Sacarosa (C12H22O11

La sacarosa se considera un ‘disacárido‘ porque se forma por la unión de dos monosacáridos (azúcares simples); glucosa y fructosa.

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La glucosa y la fructosa se unen mediante un enlace glucosídico para formar sacarosa (Crédito de la foto: Ali DM/Shutterstock)

La molécula de agua

El agua (H2O) es una molécula con la que todos estamos familiarizados. Consiste en dos átomos de hidrógeno unidos covalentemente a un átomo de oxígeno. Bueno, aunque el agua parece una molécula simple, sus propiedades físicas y químicas son extremadamente complejas.

Agua Hidrógeno Oxígeno H2O diagrama

Molécula de agua

Comparando las dos estructuras, podemos ver que el agua y el azúcar tienen algo en común; ambos tienen enlaces OH y ambas moléculas están formadas por Unión covalente.

Estos son los principales factores que dan como resultado la pegajosidad de la solución de azúcar. Los enlaces OH covalentes participan en algo llamado ‘Enlaces de hidrógeno’ que aporta al azúcar todas las maravillosas propiedades que vemos.

Moléculas covalentes vs iónicas

El objetivo final de cada átomo es lograr la estabilidad, que se obtiene al tener una capa de valencia completamente llena. Para lograr esta configuración electrónica, los átomos siguen diferentes métodos;

  1. Enlace iónico: Este enlace está formado por la transferencia de electrones entre átomos. Es como darle tu lápiz extra a un amigo que no tiene uno. Algunos átomos donan sus electrones adicionales a otros átomos que los aceptan para lograr la estabilidad; formando así una molécula iónica. Por ejemplo: sal;

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Enlace iónico vs covalente (Crédito de la foto: Designua/Shutterstock)

  1. Enlace covalente: Este enlace está formado por intercambio de electrones entre átomos. En este caso, dos átomos enlazados comparten un par de electrones y esto da como resultado la formación de una molécula covalente. Por ejemplo, azúcar, agua.

meme de nuestros electrones

Compartir electrones en enlaces covalentes

Las moléculas iónicas y covalentes se comportan de manera diferente en el agua:

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Azúcar vs sal en el agua (Crédito de la foto: OSweetNature/Shutterstock)

Las moléculas covalentes como el azúcar permanecen como moléculas cuando se disuelven en agua, mientras que las moléculas iónicas como la sal se disocian en los iones respectivos.

¿Qué es el enlace de hidrógeno?

En un enlace covalente, los electrones no se comparten por igual entre los átomos. La vinculación es similar al tira y afloja donde gana el más fuerte. Algunos átomos como el oxígeno, el nitrógeno y el flúor son altamente electronegativo; lo que significa que tienen el poder de acercar los electrones a ellos. Como resultado, en el vínculo, un extremo será más negativo que el otro.

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Enlace covalente polar entre el flúor y el hidrógeno (Crédito de la foto: aiyoshi597/Shutterstock)

El oxígeno tiene una electronegatividad de 3,44 mientras que la del hidrógeno es de 2,20. Por lo tanto, el oxígeno ejerce una atracción más fuerte sobre el par de electrones. Así, en un enlace OH, el oxígeno tiene una carga negativa parcial y el hidrógeno tiene una carga positiva parcial. Los átomos de H parcialmente positivos de una molécula pueden atraer electrostáticamente los átomos de O parcialmente negativos de otras moléculas.

Esta atracción intermolecular entre un átomo de hidrógeno (que tiene una carga positiva parcial) y otro átomo electronegativo como O, N o F (que tiene una carga negativa parcial) se denomina enlace de hidrógeno. Como sugiere el nombre, no es exactamente un ‘enlace’, sino simplemente una fuerza de atracción entre moléculas polares. El enlace de hidrógeno es más débil que el enlace covalente, pero para una fuerza intermolecular, es bastante fuerte.

Pero, ¿qué tiene esto que ver con la adherencia?

Pegajosidad del agua azucarada

El agua y el azúcar por separado no son pegajosos por dos razones.

Debido al bajo número de átomos enlazantes (2 Hidrógeno, 1 Oxígeno) y al pequeño tamaño de las moléculas de agua, el enlace hidrógeno en el agua líquida es débil. Estos enlaces H no mantienen las moléculas de agua demasiado apretadas. Como resultado, las moléculas pueden simplemente rozarse entre sí en su estado líquido. Esta es la razón por la cual el agua se transfiere fácilmente a cualquier superficie y fluye sin esfuerzo.

Puente de hidrógeno en el agua

En comparación con el agua, la sacarosa es una molécula voluminosa. Tiene grupos 8 -OH que sobresalen de su cadena de carbono. Este impedimento estérico dificulta que las moléculas de azúcar se acerquen y tengan un fuerte enlace de hidrógeno. Además, dado que son grandes, no pueden fluir entre sí con facilidad. Entonces, se apilan para formar una estructura cristalina débil. Esta es la razón por la cual el azúcar existe como un cristal molecular quebradizo.

Sin embargo, cuando el agua y el azúcar se mezclan, sucede algo interesante. En el agua, las moléculas de azúcar se esparcen y pueden moverse libremente. Además, es bastante fácil que las diminutas moléculas de H2O se acerquen a las cadenas OH de la sacarosa y se unan mediante puentes de hidrógeno. Así, el azúcar y el agua forman gradualmente una extensa red de enlaces de hidrógeno. Y el resultado, una masa pegajosa y grumosa.

Enlace de H entre el azúcar y el agua

Enlace de H entre el azúcar y el agua

Cohesión y Adhesión

El enlace de hidrógeno mejora dos propiedades que ayudan en la pegajosidad: Cohesión y adhesión.

Cohesión es la tendencia de las moléculas ‘similares’ a permanecer juntas. Las moléculas de agua-agua o azúcar-azúcar en la solución se unen debido a la cohesión. Además, si la concentración de azúcar es alta, la cohesión de las moléculas de azúcar aumenta debido a los extensos enlaces de hidrógeno. Este enlace también puede resultar en la formación de cadenas de sacarosa. Es por eso que el jarabe de azúcar es fibroso. Los algodón de azúcar aprovechan esta capacidad del azúcar para formar hilos finos.

Azúcar moreno derretido

La cohesión y la adhesión dan como resultado la pegajosidad del azúcar líquido.

Adhesión es la tendencia de una molécula a adherirse a un tipo de molécula ‘diferente’. La unión entre el azúcar y el agua es la adhesión. De manera similar, el azúcar también puede adherirse a otras moléculas polares. Por ejemplo, nuestra piel es un tejido polar y el azúcar también lo es; por lo tanto, pueden ‘pegarse’ juntos. La adherencia es la razón por la que las soluciones de azúcar se adhieren a nuestras manos o utensilios.

La proporción de fuerzas cohesivas y adhesivas determina la ‘pegajosidad’ general de una sustancia.

La mayor cohesión y adhesión imparte cierta resistencia al flujo de la solución. Esta resistencia de un fluido llamado viscosidad es responsable de la naturaleza espesa y viscosa del jarabe de azúcar o la miel.

Conclusión

Ahora sabemos por qué las soluciones de azúcar hacen un lío dulce y pegajoso. El extenso enlace de hidrógeno entre las moléculas de azúcar y agua mejora las propiedades cohesivas y adhesivas del sistema y, por lo tanto, aumenta su adherencia. Esta es la química no tan simple detrás del azúcar pegajoso y pegajoso.