El código secreto de la cinta mágica

Un código secreto, o más bien un tipo de escritura secreta genial con la que puedes escribir, ocultar y luego volver a descifrar una y otra vez… y cómo podemos “ver” la dirección de las moléculas.

Lo que necesitas

• Un rollo de cinta de plomería o fontanería, también conocida como cinta de teflón o cinta PTFE, que se puede encontrar en cualquier ferretería: cuanto más ancha y gruesa, mejor.

• Un birome, bolígrafo o marcador a base de alcohol.

• Tijeras.

Procedimiento

Mira cómo se lleva a cabo el experimento en este video:

Politetrafluoroetileno

El teflón, o para usar su nombre químico, politetrafluoroetileno, fue descubierto por accidente en los Estados Unidos en 1938 al intentar crear un gas refrigerante para refrigeradores o heladeras. En lugar del gas refrigerante, se descubrió un nuevo material con propiedades especiales, la más conocida de las cuales es su suavidad y el hecho de nada se adhiere a su superficie. Por esta razón, uno de los usos más populares del teflón es como capa antiadherente en ollas, cacerolas y sartenes.

El teflón también se puede usar para crear cintas que son suaves al tacto, pero muy fuertes al estirarlas, y que se pueden envolver con facilidad alrededor de otros objetos. En la plomería o fontanería, estas propiedades del teflón resultan muy útiles: los plomeros envuelven con cinta de teflón la rosca de las conexiones de las tuberías u otras piezas. La gran resistencia del teflón impide que se rompa al enroscar las piezas y al mismo tiempo sella las conexiones para evitar las fugas de agua. Además, su suavidad (poca fricción) evita que se bloqueen las conexiones permitiendo desenroscarlas con facilidad cuando es necesario.

La cinta de teflón se puede enrollar alrededor de las piezas de plomería para sellarlas antes de enroscarlas. Fuente: Wikipedia, dominio público

De todas las partes que componen el complicado nombre químico del teflón (poli-tetra-fluoro-etileno), la clave para comprender este experimento es el primero: “poli”. Este prefijo indica que el material forma parte de la familia de los polímeros.

Lo que caracteriza a los polímeros a nivel molecular, es decir, al nivel de las pequeñas partículas que conforman el material, es que están compuestos de muchas (poli en griego) unidades (mer en griego) unidas entre sí. El resultado es un material compuesto de numerosas moléculas enormes, principalmente en forma de largas cadenas de muchas unidades conectadas entre sí. Todos los “plásticos” son, de hecho, distintos tipos de polímeros.

Composición química del teflón (izquierda) y del polietileno (derecha). Este último se usa para hacer bolsas plásticas. Las líneas representan los enlaces químicos. La 'H' representa los átomos de hidrógeno, la 'C' los de carbono, la 'F' los de flúor. La 'n' representa el número de veces que aparece la unidad repetida en la larga cadena.

La organización de las cadenas

En general, los polímeros están compuestos por largas cadenas. Con el tiempo, los investigadores que crearon los polímeros descubrieron que la organización de las cadenas determina las propiedades del material:

Los plásticos en los cuales las cadenas de polímeros están enredadas y desordenadas (como espaguetis) suelen ser relativamente blandos y frágiles.

Los plásticos en los cuales las cadenas de polímeros están enlazadas entre sí con pocos vínculos son materiales flexibles, que retoman su forma al estirarlos ligeramente, como la goma.

Los plásticos en los cuales las cadenas de polímeros están enlazadas entre sí con muchos vínculos son materiales más duros y resistentes al calor

Los plásticos en los cuales las cadenas de polímeros están organizadas en una dirección específica serán muy fuertes en esa dirección  (y más débiles en la dirección perpendicular). Esto es lo que sucede en el caso del teflón y las bolsas de plástico.

El motivo de esta diferencia de resistencia a lo largo en comparación con la resistencia a lo ancho se debe a las fuerzas químicas: las fuerzas que actúan dentro de las cadenas (a lo largo) son enlaces químicos intramoleculares o enlaces covalentes, que son fuertes, mientras que las fuerzas que unen a las cadenas entre sí son fuerzas químicas entre moléculas, que son más débiles, denominadas fuerzas de Van der Waals.

Es como si la organización molecular del plástico determinara el estado de la materia: el plástico desordenado es como un líquido (por lo tanto, blando), mientras que el plástico ordenado es como un cristal ordenado sólido.

Al estirar el material mientras se está formando, los fabricantes de teflón y de bolsas de plástico logran dirigir las moléculas en la dirección deseada para que el producto final sea fuerte en la dirección requerida: en la cinta de teflón, a lo largo de la cinta, y en el caso de las bolsas, perpendicular a la dirección en la cual las bolsas serán transportadas. En las fibras fabricadas para la industria textil (por ejemplo, el poliéster), la fibra debe ser lo suficientemente fuerte para estirarse en su longitud y aquí también es esencial la organización de las moléculas.

En esto mismo se basa nuestro experimento: al estirar la cinta de teflón perpendicularmente, las moléculas de teflón se apartan fácilmente unas de otras y las palabras escritas en la cinta se vuelven ilegibles. Pero al estirar la cinta de teflón a lo largo, las moléculas vuelven a su posición y se revela el mensaje.

Al estirar la cinta de plomero se “borra” el mensaje porque se separa la cadena. Captura de pantalla del video de 'La ciencia en casa'

Este simple experimento con una bolsa de plástico o una cinta de teflón nos muestra cómo descubrir la organización de las moléculas, que pertenecen al mundo “micro” de las pequeñas partículas, mediante una acción realizada en el mundo “macro”, el mundo de los objetos grandes en el cual vivimos.