¿Por qué las soluciones azucaradas son pegajosas?

El enlace de hidrógeno entre las moléculas de azúcar y agua hace que las soluciones de azúcar sean “pegajosas”. La extensa unión de H aumenta la cohesión y la adhesión de la solución, lo que, a su vez, da como resultado su pegajosidad.

Sirope de azúcar, sirope de arce, miel, caramelos de algodón. Todos estos manjares tienen dos cosas en común: uno, son todos productos de azúcar que se disuelve en agua, y dos, ¡todos son PEGAJOSOS!

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

agua azúcar meme

¡La solución de azúcar es pegajosa!

Una mirada más cercana al azúcar y el agua

La estructura del azúcar

“Azúcar” es un término general que se utiliza para describir una gran cantidad de 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 formada por 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 sacarosa Fórmula esquelética de sacarosa

Sacarosa (C12H22O11

La sacarosa se considera un ‘disacárido‘porque está formado 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 glicosídico 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 simple molécula, sus propiedades físicas y químicas son extremadamente complejas.

Diagrama de agua, hidrógeno, oxígeno, H2O

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 propiedades asombrosas 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 transferencia de electrones entre átomos. Es como darle un lápiz extra a un amigo que no lo tiene. Algunos átomos donan sus electrones adicionales a otros átomos que los aceptan para alcanzar la estabilidad; formando así una molécula iónica. Por ejemplo: sal; , ¿Por qué son pegajosas las soluciones azucaradas ?, Science ABC

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Unión iónica vs covalente (Crédito de la foto: Designua / Shutterstock)

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

nuestro meme de 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 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 unión 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 flúor e 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 tanto, el oxígeno ejerce una atracción más fuerte sobre el par de electrones. Por lo tanto, 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 parcial positiva) y otro átomo electronegativo como O, N o F (que tiene una carga parcial negativa) se llama 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 rigidez?

Pegajosidad del agua azucarada

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

Debido al bajo número de átomos de enlace (2 hidrógeno, 1 oxígeno) y al pequeño tamaño de las moléculas de agua, el enlace de 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 que el agua se transfiere fácilmente a cualquier superficie y fluye sin esfuerzo.

Enlace de hidrógeno en agua

Comparada con el agua, la sacarosa es una molécula voluminosa. Tiene 8 grupos -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. Es por eso que el azúcar existe como un cristal molecular frágil.

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

Enlace H entre el azúcar y el agua

Enlace H entre el azúcar y el agua

Cohesión y Adhesión

El enlace de hidrógeno mejora dos propiedades que ayudan a la adherencia: cohesión y adhesión.

Cohesión es la tendencia de moléculas “similares” a unirse. Las moléculas de agua-agua o azúcar-azúcar en la solución se adhieren 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. Por eso el jarabe de azúcar es fibroso. Los caramelos de algodón utilizan 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. Del mismo modo, el azúcar también puede adherirse a otras moléculas polares. Por ejemplo, nuestra piel es un tejido polar y el azúcar también es polar; por lo que pueden “mantenerse” 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.

El aumento de la cohesión y la 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 pegajosidad. Esta es la química no tan simple detrás del azúcar pegajoso y pegajoso.