Química

¿Por qué las manchas de café son más oscuras en el borde?

Cuando una mancha de café se seca, ocurre más evaporación en los bordes que en el centro. Esto da como resultado que el fluido salga corriendo, lo que hace que las partículas se depositen a lo largo de los bordes.

¿Eres una persona de café? Si es así, probablemente tenga recuerdos de su «amor por la bebida» grabados en sus mesas, pisos, páginas de libros y ropa… sí, estoy hablando de una cosa que todo amante del café teme: ¡las manchas de café!

Ahora, eche un vistazo más de cerca a uno de ellos. Notarás que las manchas de café en realidad no terminan como una mancha marrón oscura. En cambio, tienden a dejar un tinte marrón suave rodeado por un borde delgado y oscuro.

¿Alguna vez te has preguntado por qué la mancha se distribuye así?

Café: ¿Solución o Suspensión?

Una taza de café básico se prepara mezclando granos de café molidos con agua caliente. Una taza de esta mezcla almizclada es la poción perfecta para combatir un día estresante. Literalmente, el café es una «solución» a todos los problemas de la vida, pero en el mundo químico, ¿es el café también una «solución»?

Bueno, el café se compone de aceites disueltos y no disueltos, con una buena cantidad de partículas de tamaño mediano flotando. Entonces, el café es de hecho una solución, pero debería llamarse suspensión, o incluso coloide.

El efecto del anillo de café

Cuando viertes café, primero, todas las partículas en suspensión se distribuyen de manera más o menos uniforme a lo largo de las gotas de café salpicadas.

Sin embargo, a medida que el café se seca, estas diminutas partículas y agentes colorantes comienzan a acumularse a lo largo de los bordes, creando un anillo alrededor de la mancha. Los científicos llaman elegantemente a este fenómeno.

Pero, ¿qué pone nerviosas a estas partículas?

La ciencia de las gotas de café: cohesión, pegajosidad y tensión superficial

Las moléculas de fluidos como el café son muy pegajosas. Siempre tratan de acurrucarse cerca de otras moléculas de café. Esto se llama la tendencia de moléculas similares a unirse.

Debido a la cohesión, las moléculas en la superficie del líquido son fuertemente atraídas hacia adentro por las moléculas en masa.

Esta fuerte tensión entre las moléculas de la superficie se denomina tensión superficial. La tensión superficial hace que la superficie del líquido se contraiga y se asiente en un estado en el que el área superficial es lo más pequeña posible. La forma que proporciona el mejor arreglo con el área superficial más baja es una esfera.

¡Por lo tanto, las fuerzas cohesivas siempre tienden a mantener el colapso esférico!

Sin embargo, nunca hemos visto una gota de café perfectamente esférica apoyada sobre una mesa. ¿Por qué? Porque las moléculas líquidas se atraen no solo entre sí, sino también a las moléculas de la superficie. Este tipo de atracción entre diferentes tipos de moléculas es conocido.

A diferencia de la cohesión, la adhesión tiende a retardar la caída del líquido.

Dependiendo de la fuerza de las fuerzas cohesivas y adhesivas, y de la naturaleza de la superficie, la mancha puede estar más cerca de una esfera o de un lío plano y delgado. Idealmente, la gota termina en algún punto intermedio… como una cúpula esférica.

Una vez que alcanza un estado estable, la caída lo hace muy difícil de mantener.

¿Qué sucede cuando se seca la gota?

Cuando una gota de café cae sobre una superficie, sucede algo interesante. El borde de la gota se adhiere a las ranuras de la superficie. Este «desprendimiento de los bordes» es necesario para que se produzca el efecto de anillo de café.

Una vez clavado, los bordes de la gota no se ablandan y el líquido comienza a secarse por evaporación y algo de absorción. Sin embargo, la tasa de evaporación no es ni siquiera a través de la superficie.

Los estudios demuestran que el líquido entra en contacto tanto con el aire como con el plano sólido.

Dado que la gota es más gruesa en el centro y tiene más evaporación en los bordes, a medida que avanza el secado, la mancha termina luciendo así:

Sin embargo, como se mencionó anteriormente, los líquidos son muy exigentes con sus formas. Cuando se altera su forma de cúpula plana, intentan volver a su formación estable. Para lograr esto, los fluidos corren desde el centro hacia los bordes y reponen las áreas de secado.

Este proceso de reposición continúa durante todo el proceso de secado.

Por lo tanto, a medida que se seca, el límite exterior de la caída permanece fijo, pero se vuelve cada vez más plano y más costero.

Entonces… ¿qué pasa con las partículas de café?

A medida que el líquido continúa fluyendo, las partículas de café también se lavan a lo largo del borde fijado. Las partículas esféricas de café luego se empaquetan apretadas a lo largo de los bordes.

Entonces, a medida que se evapora toda la cantidad de líquido, todo lo que queda es una pila de partículas de café de color marrón oscuro que se han acumulado en el borde. Esto es lo que notamos como el borde oscuro de una mancha de café.

Algunas manchas son triviales

No todas las manchas de café terminan como un anillo oscuro y oscuro. Algunas manchas tienen un borde sutil a su alrededor, mientras que otras serán un desastre irregular.

Como dijimos anteriormente, dependiendo de la cohesión y la adhesión, la forma de la gota de líquido cambia y, a su vez, también cambia el flujo hacia afuera. Esto afecta la deposición de partículas, por lo que a veces reemplazamos anillos con parches.

Conclusión

El efecto del anillo de café es mayor en muchos fluidos además del café. Este efecto debe eliminarse o evitarse en áreas como recubrimientos, fabricación de pinturas e impresión, donde la deposición uniforme del color es esencial.

Los estudios muestran que la presencia de tensioactivos, como el jabón y las partículas con forma de elipsoide, pueden moderar este efecto. La investigación aún está en curso en esta área.

Ahora que sabes todo sobre la ciencia detrás de las manchas de café, la próxima vez que accidentalmente derrames un poco de café en tu tarea de ciencias, ¡trata de desviar la ira del maestro con tu conocimiento del Ring Effect Coffee para despertar!

Cristy

Somos entusiastas de los temas científicos, del estudio y el conocimiento. Traemos para ti los casos más curiosos de la ciencia y como pueden ayudarte. Preguntas y respuestas que quizás alguna vez te has hecho, están aquí.

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