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Ciencia que alimenta

Huevos marinados para profesores de ciencia

¿Por qué todos los profesores de ciencia deberían aprender a preparar huevos marinados o, mejor aún, ‘pickled beet eggs’? La respuesta es tan obvia como inmediata: para enseñar a sus alumnos ciencia de un modo mucho más vistoso, práctico y divertido. Lo que quizá ya no es tan obvio e inmediato es la explicación a la afirmación previa. Pero ya anticipo que descubrirla merece la pena. Todo pasa por la difusión –y espero que al finalizar la lectura se pille el juego de palabras–.

Huevos marinados, perfectos para observar cómo funciona la difusión variando tiempos y temperatura.
Huevos marinados, perfectos para observar cómo funciona la difusión variando tiempos y temperatura.
SK

La difusión (molecular) es un proceso de transferencia de materia que no requiere más impulso que el paso del tiempo y la presencia de un soluto. Lo que significa que las moléculas disueltas en un fluido se distribuyen por todo el volumen o medio circundante sin necesidad de agitación o de cualquier otro motor externo. 

Por lo tanto, la difusión es el mecanismo que explica por qué, cuando destapamos un frasco de colonia, el aroma se distribuye por toda la estancia; o por qué cuando abrimos el horno, el olor del bizcocho acaba alcanzando todos los rincones de la casa, aunque no haya ventanas abiertas que generen corrientes. 

En definitiva, la difusión molecular es el mecanismo que explica por qué una sustancia fluida –es decir, en estado líquido o gaseoso– pasa de una zona en la que está presente en una elevada concentración a otra en la que su concentración es menor o nula. Un viaje a favor de gradiente –desde donde abunda a donde escasea o falta– que da pie a una de las falsas creencias más extendidas al respecto: las moléculas del soluto no ‘sienten’ la necesidad de rellenar ese vacío. O dicho con otras palabras: no se desplazan en ese sentido impulsadas por ninguna ‘fuerza’, sino que esta transferencia es únicamente consecuencia de en qué consiste la difusión a escala molecular: las moléculas (disueltas) en un fluido se mueven y vibran aleatoriamente debido a su energía interna (que es tanto mayor cuanta mayor sea la temperatura del medio). Y es este movimiento sin ton ni son lo que motiva que se acaben dispersando por todo el volumen: unas se desplazan en un sentido, otras en otro y otras en el contrario.

Pero es posible preguntarse por qué, entonces, cuando inicialmente hay muchas concentradas en un punto, si la probabilidad de que se muevan en cualquier dirección es la misma, esta diferencia de concentración acaba por difuminarse

Para entenderlo, imaginemos un tablero de parchís sobre el que se deja caer un dado. Este al caer y rebotar en el tablero puede ir hacia cualquier lado, su comportamiento es aleatorio; de tal modo que si se repite el proceso con muchos dados, al final estarán distribuidos por toda la superficie del tablero de forma homogénea. Imaginemos ahora que repetimos el experimento, pero partiendo de un tablero una de cuyas mitades ya está poblada de dados (existe por tanto un gradiente de dados entre una mitad y la otra). Aunque al dejarlo caer, cada dado pueda rebotar hacia cualquier lado, si lo hace hacia el que ya está ocupado, es probable que impacte con alguno de los ya presentes y experimente un segundo rebote que lo impulse en el sentido contrario, es decir, hacia la zona menos ocupada. De ahí, que, a la larga, el tablero acabe llenándose de dados por igual. Aunque el dado en cuestión no sienta ninguna necesidad ni muestre ninguna preferencia por compensar ese vacío. En el caso de las moléculas disueltas en el fluido es lo mismo. Al desplazarse en un entorno muy cargado, los rebotes acabarán enviando a muchas hacia la zona en principio más despejada.

Leyes de Fick

Desde una perspectiva físico-química, el fenómeno de la difusión es descrito por las leyes de Fick. La Primera ley de Fick postula que el flujo de soluto (o velocidad de difusión por unidad de área de sección transversal en una dirección determinada) es proporcional al gradiente de concentración en esa dirección y al coeficiente de difusión (magnitud que depende de la naturaleza del soluto y del medio). O, recurriendo a términos más digeribles: que el ritmo al que se desplaza el soluto en un sentido depende de la diferencia de concentración entre ambos lados, del área de intercambio entre un lado y otro, y de la facilidad que tenga ese soluto para desplazarse a través de ese medio (puedes verlo así: no es lo mismo avanzar andando a través de la atmósfera que andar dentro del agua. En este segundo caso, cuesta más avanzar y ‘difundirse’).

En tanto que la Segunda ley de Fick describe que la distancia recorrida es proporcional a la raíz cuadrada del tiempo y del coeficiente difusión. Coeficiente que aumenta al aumentar la temperatura (consecuencia directa de que tienen más energía interna, como se explicó antes). En síntesis, que cuanto más tiempo pase y mayor sea la temperatura a la que se encuentra el fluido, más profundizará este o más lejos llegará.

Retomando el ejemplo de los dados, con el tiempo y conforme se dejen caer más y más dados, siempre habrá algunos que, tras sucesivos rebotes, aterrizarán cada vez más lejos. Más aún si los dejamos caer desde más arriba. Ya que entonces tendrían más energía interna –aunque en este supuesto por obra y gracia del aumento de energía potencial con la altura–.

¿Y qué tiene esto que ver con los huevos marinados y con los huevos encurtidos con remolacha? Los huevos marinados son huevos cocidos que, una vez pelados, se introducen en una mezcla que usualmente (cuando se prepara ramen) es de salsa de soja, sake, mirin y agua, pero que puede ser sustituida por cualquier otra disolución que incorpore sustancias aromatizantes y saborizantes como vinagres, aceites, hierbas o especias. Por su parte los huevos encurtidos con remolacha se introducen en una mezcla de agua, vinagre y remolacha cocida. El objetivo en ambos casos es que la insulsa clara del huevo cocido se impregne del potente sabor del líquido. Y la difusión molecular es el mecanismo que gobierna este marinado. Lo que hace que con el tiempo las sustancias saborizantes se transfieran y penetren en el interior del huevo (o, en general, del alimento marinado). Tanto más (en el espacio) cuanto mayor sea el tiempo de marinado y mayor la temperatura ambiente.

Qué buena pinta tienen esos huevos… y esa difusión

Lo que hace (o debería hacer) realmente especiales a los huevos marinados/encurtidos a ojos de los profesores de ciencia es que su blanca clara constituye un perfecto lienzo para observar y enseñar cómo funciona la difusión y su dependencia con el tiempo y la temperatura. Más aún si lo que se emplea para marinar es un líquido oscuro como la salsa de soja, el vinagre de vino tinto, el aceto balsámico o, mejor aún, la colorista y colorante remolacha.

Una aplicación docente descrita en el artículo recientemente publicado en el ‘American Journal of Physics’ que ha inspirado este texto y que también incorpora y describe en detalle el pertinente experimento para aplicarlo en el aula; que básicamente consiste en cocer y pelar un puñado de huevos, dividirlos en tres grupos y dejarlos marinar en recipientes a diferentes temperaturas (en el refrigerador, a temperatura ambiente y al baño maría) y durante diferentes lapsos de tiempo. Una vez retirados, al cortarlos por el medio, se puede observar e incluso medir en la clara cómo la penetración aumenta con el tiempo y la temperatura.

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