Si heu estat algun cop a la platja de ben segur que haureu observat una característica escuma blanca que deixen al seu pas les onades i es manté durant un temps. Emperò, aquest fenomen no ocorre ni a rius ni a llac, a què és degut? Avui us ho expliquem.
L’escuma
Segons l’Institut d’Estudis Catalans, l’escuma és multitud de bombolles que es forma a la superfície d’un líquid violentament agitat o dins el qual es produeix un gas, o a la boca o a la pell d’un animal.
L’escuma que es pot observar als oceans no difereix gaire de l’escuma del sabó, ja que ambdues es deuen a la presència d’agents escumants que tenen parts hidròfiles i altres hidròfobes. Això vol dir que una part sent atracció per l’aigua i l’altre se’n vol allunyar. Amb l’agitació, aquestes substàncies actuen com tensioactius, és a dir, que influeixen, per mitjà de la tensió superficial (consultar definició al glossari final), en la superfície de contacte entre dues fases. D’aquesta forma, capturen l’aire en forma de bombolles, situant la seva part hidròfoba cap a l’interior i la hidròfila en contacte amb l’aigua, tal com es mostra a la imatge.
Imatge: collage hidròfila extret de la referència (2).
Per què no passa amb l’aigua dolça?
Si s’agafa una ampolla amb aigua i es sacseja, s’obtindran bombolles diminutes que en uns segons desapareixeran. Si es passeja vora un riu o un llac, es pot contemplar com les seves onades no produeixen cap tipus d’escuma. Com és possible que només passi amb l’aigua salada del mar?
Fins on sabem, la formació de l’escuma marina es deu a varis factors fisicoquímics com el grau d’agitació de l’aigua, l’alcalinitat (consultar definició al glossari final), la tensió superficial i la quantitat de substàncies orgàniques que tingui dissoltes. Encara que, en un primer moment es pugui pensar que és la salinitat el que determina la presència o no d’escuma, no és així i el factor determinant són les substàncies orgàniques com proteïnes, col·loides, lignines i lípids, generades pels microorganismes, en la seva majoria plàncton.
Per què l’escuma és blanca si el mar és blau?
El color que perceben els nostres ulls depèn de les longituds d’ona que absorbeix cada objecte i de les que reflecteix. D’aquesta forma, veiem un tomàquet vermell perquè reflecteix la longitud d’ona vermella i absorbeix la resta o bé veiem el mar fosc perquè absorbeix totes les longituds d’ona i amb prou feines reflexa cap.
Les bombolles que formen part de l’escuma són una fina pel·lícula d’aigua farcida d’aire. Aquesta pel·lícula pot ser fina i corba, reflecteix la llum sense gairebé absorbir-la, com faria un mirall. Així doncs, a diferència de l’aigua mar, reflexa pràcticament totes les longituds d’ona sense absorbir cap. D’aquesta manera, es veu blanca per la dispersió de la llum en totes les longituds d’ona per part de les bombolles.
Diferencies entre mars
La composició de l’escuma varia segons el lloc i l’activitat biològica de cada regió (bacteris, microalgues, aportacions continentals, etc.). Per exemple, a New Brunswick (Canadà) es va citar que el 25 – 90% dels components orgànics a l’escuma eren fenols, carbohidrats, aminoàcids i proteïnes. En el cas de la costa gallega, tot i estar en una regió amb elevada productivitat, en època hivernal no hi ha grans proliferacions de microalgues, però si de matèria orgànica dissolta i en suspensió tant d’origen marí com la que arriba dels rius.
Per altra banda, si la temperatura de les aigües és baixa, l’escuma romandrà més temps, ja que els gasos no s’escapen a l’atmosfera com quan el sol escalfa més.
Un altre factor que pot contribuir a l’aparició de l’escuma són els contaminants orgànics que els rius aboquen al mar, carregats de fertilitzants, fems i detergents. La presència de contaminants orgànics a l’aigua crea la proliferació de nombrosos microorganismes que tornen les aigües més denses, el que fa mantenir l’escuma major temps, ja que alteren la tensió superficial de l’aigua. A més, aquest procés impedeix la correcta oxigenació de l’aigua, fent-la insana pels organismes que en ella hi viuen.
Aquest últim fenomen es dóna cada cert temps en certes zones d’Austràlia, deixant platges recobertes d’escuma i contaminants orgànics. A diferència de l’escuma “normal”, aquesta es pot distingir per presentar el mateix aspecte que la creada pels gels a la dutxa o pels detergents domèstics.
Imatge: escuma marina prop de San Francisco.
GLOSSARI
- Tensió superficial: les molècules dels líquids exerceixen, entre elles, unes forces d’atracció que es diuen forces de cohesió. Aquestes forces són les que expliquen, entre altres fenòmens, perquè s’han d’escalfar per vaporitzar-los o bé la tensió superficial.
Imatge: (tensió superficial) Esquema de dues molècules per explicar la tensió superficial.
Una molècula A, situada al si d’un líquid, atreu totes aquelles que té al voltant i, al seu torn, és atreta per elles. El resultat d’això és una força neta de cohesió nul·la: la molècula es pot moure lliurement.
Però no succeeix el mateix a una molècula B de la superfície, la qual no es troba envoltada completament de molècules del líquid. El resultat de les atraccions és una força neta, vertical cap a baix, que explica la tensió superficial.
Imatge: (tensió superficial 2) Forces que actuen sobre la molècula B de la superfície.
Aquesta tensió fa que les superfícies dels líquids es contraguin i siguin mínimes; en definitiva, la tensió superficial explica la raó per la qual les gotes són esfèriques i és la raó per la qual la superfície dels líquids té unes propietats diferents de la resta de la seva massa.
D’aquesta manera es posa de manifest que la superfície lliure dels líquids es comporta com una membrana elàstica tensa que té unes propietats molt interessants.
- Alcalinitat: És el contingut de carbonats i bicarbonats en l’aigua. Es mesura en ppm (parts per milió) de carbonat càlcic.
REFERÈNCIES
(1) Diccionari de l’Institut d’Estudis Catalans (consulta 4/10/2017): http://mdlc.iec.cat/
(2) Fitopasión, el mundo de las microalgas (consulta 4/10/2017): https://fitopasion.com
(3) Enroque de ciencia (consulta 4/10/2017): https://enroquedeciencia.blogspot.com.es
(4) Big Van, secció de ciència de La Vanguardia (consulta 4/10/2017): http://www.lavanguardia.com/ciencia
(5) AstroMía, astronomía educativa (consulta 4/10/2017): http://www.astromia.com/
(6) Departament de Física i Química. Institut Emperador Carles (consulta 11/10/2017): http://www.xtec.cat/~mgisbert/
Deixeu un comentari