Todas las entradas de: Jordi Pereyra

Especial Mercurio

Íbamos a escribir un especial sobre química, pero con el primer tema nos estábamos alargando tanto que hemos decidido convertirlo en un capítulo sobre uno de nuestros elementos favoritos de la tabla periódica: el mercurio.

De símbolo químico Hg, en alusión a su nombre en latín hidrargium (de hidros, agua y argentum, plata), ha alimentado la curiosidad del ser humano desde su descubrimiento. 


Hablando de alimentación, la curiosidad no es lo único que se ha nutrido de este elemento: el emperador Qin Shi Huang murió en el 210 a.C. por tomar regularmente un brebaje de mercurio que había mandado desarrollar a sus alquimistas, pensando que esta sustancia le otorgaría la inmortalidad


Si es bonito, es sano“, Qin Shi Huang emperador chino y coautor de “La dieta Dunkan”.

Que sea un metal que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente no es la única propiedad curiosa que caracteriza al mercurio. Otra cosa que sorprende de este elemento es su densidad: un litro de material pesa 13.6 kilogramos, (lo que es el equivalente a sufrir una luxación de muñeca al levantar un botellín de Font Vella).


A consecuencia de esto, y como las cosas menos densas flotan sobre las que lo son más, casi todos los elementos que puedan sonarte de algo flotarán en mercurio.
Por ejemplo, una bala de cañón de hierro (densidad, 7.87 kg/litro).



Si contaran con los medios económicos necesarios, en el vídeo podrían haber demostrado cómo otros materiales más densos se hunden en mercurio, como por ejemplo el uranio (18.95 kg/l), el oro (19.3 kg/l), el osmio (22.16 kg/l) o la trilogía de Cincuenta Sombras de Grey.

No nos creemos que la BBC, de donde procede la animación, no pueda permitirse comprar un lingotillo de oro para una demostración rápida, pero en su defensa debo decir que la prueba tampoco sería recomendable, ya que el oro tendería a amalgamarse con el mercurio, liberando una cantidad enorme de calor y… 


¡Eh, para el carro!


¡Calma, ahora lo explico! El mercurio hace cosas muy entretenidas cuando entra en contacto con ciertos elementos. 


Una amalgama es una mezcla fruto de la reacción entre el mercurio y otro metal (menos el hierro). Al echar algún metal sólido dentro de un recipiente con mercurio, el primero se disuelve y ambos pasan a formar un sólo compuesto.

     Amalgama de mercurio y oro. Fuente: aquí.

Se usaba mercurio para amalgamarlo con el oro incrustado en las rocas en minería y así poder extraerlo con facilidad. Por suerte, esto sólo duró hasta que se descubrió que el mercurio es extremadamente tóxico y los residuos que quedaban desataban el caos en los ecosistemas cercanos, aunque seguía siendo demasiado tarde para advertir a Qin Shi Huang sobre los peligros de su particular dieta Dunkan. 

Las amalgamas de plata-mercurio, por ejemplo, se usan en implantes dentales. No nos alarmemos, no son tóxicos porque la mezcla forma un material sólido muy resistente y hace falta mucho desgaste para que una cantidad inofensiva se cuele en nuestro organismo.


Pero no hay que disolver nada en una piscina de mercurio para que la reacción tenga lugar. El mercurio no necesita estar en superioridad numérica para atacar, como demuestra el siguiente vídeo:



¡OMG!

En condiciones normales el oxígeno de la atmósfera reacciona con el aluminio de la superficie formando una fina capa protectora de óxido de aluminio impermeable que impide que el oxígeno penetre en el interior de la pieza y la debilite desde dentro.

Pero el mercurio no es una nenaza como el oxígeno y se infiltra entre la capa de óxido de aluminio, impidiendo que se forme una barrera continua que proteja el resto del material contra el oxígeno y permitiendo que el oxígeno penetre en la estructura. Esto forma nuevas capas de óxido que a la vez son atravesadas por el mercurio y el oxígeno, formando más capas… Y al final acaba todo lleno de grietas y la estructura hecha un desastre.

El mercurio es tan efectivo rompiendo la barrera natural del aluminio que, durante la II Guerra Mundial, los aliados aprovechaban este fenómeno e infiltraban unidades militares en territorio alemán para untar sus aviones con mercurio y dejaban a los nazis con el culo torcido al ver que sus aeronaves caían del cielo sin explicación alguna.

Moraleja: lo único que impide que un avión se estrelle es una capa microscópica de óxido de aluminio.

Hidrofobia

Además de ser una excusa barata para la gente a la que no le gusta demasiado ducharse (es broma, en realidad es un síntoma mortal que padecen los individuos afectados por la rabia), una sustancia hidrófoba es aquella que repele el agua o que no es capaz de mezclarse con ella.
Hoy en día, el uso de la nanotecnología ha permitido llevar el fenómeno al extremo, con resultados que desafían nuestra percepción de la realidad.



El compuesto puede aplicarse también directamente sobre la piel, para conseguir el siguiente efecto.

Pero este fenómeno no se limita a sprays aplicables sobre otras superficies. Existen sustancias sólidas que manifiestan hidrofobia al ser cubiertas por una capa de pequeñas partículas de sílice y sometidas a un baño de vapor de trimetilsilano. El resultado es esta arena hidrófoba, por ejemplo.

Cuando entra en contacto con el agua, el recubrimiento de cada grano tiende a adherirse con el de sus vecinos más cercanos, sellando cualquier hueco por donde pueda colarse el líquido. Pero, ¿Por qué forma churros? Responderemos a eso con un churro de dibujo.

Al depositar la arena sobre una masa de agua, los granos de la capa que entra en contacto directo con la superficie líquida se pegan entre sí, impidiendo la difusión del líquido a capas superiores. De esta manera, el montón de arena quedará flotando sobre una especie de balsa compacta.
Como el centro de nuestro montículo de arena pesa más que el exterior, por el mero hecho de tener una pila más alta de material, la estructura tenderá a hundirse por en medio. Pero, como todo el tinglado está sustentado por una capa compacta e impermeable, la arena no puede atravesarla y hundirse en el agua. En lugar de eso, deforma la balsa impermeable, dándole forma de cúpula inversa.
Si, llegados a este punto, continuamos añadiendo masa (en el gif se deja caer un flujo constante de arena), el peso en el centro del montículo no dejará de aumentar,  por lo que la deformación inicial seguirá acentuándose. La presión del agua, que comprime la masa bajo el agua desde todas las direcciones con la misma fuerza, obliga a la protuberancia a tomar la forma que minimice en mayor grado la superficie de contacto: un cilindro.
Total, que al sacar la arena del agua los granos de arena se separan y, como el agua no había podido colarse en su interior, aparece totalmente seca, en contra de toda intuición.
Ahora sólo falta esperar impacientes el momento en que algún loco resuelva, dejando pruebas documentales, la siguiente ecuación:

El minigolf del Diablo

Esta figura geométrica surgió de la mente de un tal D. Castro, como la respuesta a un interrogante planteado en la década de 1950 por Ernst (los alemanes sólo usan las vocales en caso de emergencia) Strauss: ¿Existe una habitación que, cubierta de espejos, no pueda ser iluminada por una sola vela?



El primero en proponer un contraejemplo que diera una respuesta contundente a esta pregunta fue George Tokarsky en 1995, con una figura geométrica de 26 lados que demostraba que sí, que existen figuras que cumplen esa condición.

Más tarde, el tal D. Castro (de quien asumo que no soy capaz de encontrar el nombre, ya que esto es lo máximo que me he acercado) propuso la figura de 24 lados que aparece en esta entrada.

Si se colocara una vela en el punto A, un observador situado en el punto B no podría ver el reflejo de la llama en ninguno de los espejos que le rodean. Supongo que, por eso, esta figura recibe el sobrenombre de “el agujero negro”, un cuerpo celeste que posee una fuerza gravitatoria tan poderosa que ni la luz puede escapar de ella (aquí faltan matices que espero tratar en entradas futuras).

Con un enfoque más simplista, pasándonos las leyes de la física por el forro, suponemos que:

– Tenemos un palo de golf indestructible.
– Tenemos una bola indestructible.
– No hay aire en la habitación, así que la bola no pierde energía por rozamiento.
– El suelo está hecho de un material mágico que no genera fricción, por el mismo motivo.
– Lanzamos la bola desde el punto A con una fuerza casi infinita.
– Los espejos son indestructibles y transmiten toda la energía del rebote de nuevo a la bola, para evitar que se rompan y que caiga sobre nuestros hombros una eternidad de mala suerte.

“No os preocupéis, lo tengo todo bajo control”

Entonces, dando por hecho que desaparecemos como nenazas cuando la pelota empieza a volar a nuestro alrededor a velocidades cercanas a la de luz, ya puede rebotar la bola para siempre, que nunca va a llegar al punto B.

A grandes rasgos, supongo que algo así quería decir el que acuñó el término “el minigolf del Diablo”.

Especial Química (I)

El primero de un número desconocido de posts que (a mi parecer) recopilarán las reacciones químicas más interesantes que encuentre por internet. Basta de cháchara.

En primer lugar, presentamos la combustión de un gas inflamable en el interior de una botella de cristal
Para explicarlo, tengamos en cuenta la siguiente figura.


En el estado 1, los átomos de combustible (negro) y los de oxígeno (rojo) están mezclados de manera uniforme a lo largo del volumen de la botella. 
Al aplicar una llama (estado 2), el oxígeno y el combustible empiezan a combinarse, dando lugar a nuevos compuestos gaseosos (verde y azul), que ya no son inflamables. Esta reacción libera mucha energía, por lo que estos nuevos compuestos están muy calientes y, como todos hemos experimentado al sacar una pizza del horno, el aire caliente tiende a subir. 
Debido a esta diferencia de temperatura entre los nuevos gases y la mezcla oxígeno-combustible más fría, los diferentes compuestos se separan (estado 3).
Aquí es donde aparece el conflicto.
Al prenderle fuego a la mezcla, el gas que entra en contacto con la llama empieza a arder instantáneamente, y los productos de la combustión, muy calientes, tienden a subir y escapar por la apertura de la botella.
Pero los gases de deshecho ocupan un volumen mayor y la apertura no da abasto para evacuarlo todo al tiempo que se va formando, por lo que éste tiende a acumularse a su alrededor, formando una burbuja cada vez más densa que desplaza el resto de gas inflamable hacia abajo y aumentando la presión en el interior de la botella. 

En una combustión al aire libre, la llama podría propagarse por donde le diera la gana pero, en este caso, impedida por la presión, no le queda más remedio que permanecer en la frontera entre los dos gases.
Al final, cuando la llama ha quemado todo el combustible que contiene la botella, dejan de generarse gases de deshecho y la apertura es capaz de evacuarlos todos de golpe. 
Pero el proceso es tan rápido que la botella queda vacía, y algo de aire de del exterior es succionado a su interior. Este aire contiene oxígeno, que reacciona con el combustible residual, generando una última llama que se expande con fuerza, ya libre del efecto de la presión.

Nuestro segundo invitado en este episodio especial es el tiocianato de mercurio.

Esta reacción, llamada poéticamente “la serpiente del Faraón” (desconozco si tiene connotaciones sexuales), libera gases tóxicos, por lo que es recomendable realizarla en espacios abierto o, mejor incluso, mirarla a través de Youtube.

Solía usarse como material pirotécnico para espectáculos, e incluso podía adquirirse en tiendas de petardos en algunos países, hasta que varios niños murieron por comer el sólido resultante en Alemania y se dieron cuenta de que con todo el asunto del mercurio, deberían haberlo pensado antes.

Nos despedimos con la reacción del veneno de serpiente con sangre humana.

Por suerte, no todos los venenos de serpiente van a hacerte eso. El que es usado en este gif es veneno hemotóxico de una serpiente de cascabel de Mojave, que produce un potente agente coagulante que… Bueno, ya lo vemos.

Lo más sorprendente de este caso es que, si te da tiempo a llegar a un hospital, es muy probable que te salves.

De todas maneras, a menos que viváis cerca del río Mississippi, en principio no hay de qué preocuparse.

EN PRINCIPIO…

La Gran Mancha Roja

Una tormenta de nubes rojizas lleva soplando sin descanso desde hace más de 300 años y nadie se da cuenta, pero no hay que preocuparse: igual que el volcán más grande del sistema solar, este fenómeno no se encuentra en la Tierra.

En un alarde de originalidad sin precedentes, su descubridor recurrió a sus instintos más básicos y bautizó lo que estaba viendo a través del telescopio como la Gran Mancha Roja.

Nuestro corresponsal en Júpiter nos cuenta la historia.

Júpiter es el planeta más grande del sistema solar, con unos 140.000 kilómetros de diámetro (frente los 12.756 de nuestro planeta). Está compuesto, casi por completo, por gas (75% de hidrógeno, 24% de helio) y, de hecho, si tuviera una masa 10 o 12 veces mayor, su núcleo estaría sometido a la presión suficiente como para encenderse y convertirlo en una estrella.

Uno de los rasgos que nos puede resultar menos familiar de Júpiter es que no tiene una superficie sólida. En lugar de eso, su atmósfera va volviéndose más densa a medida que nos vamos acercando al núcleo (y hasta ahí hay un rato de camino), donde las presiones son tan altas que se especula sobre la existencia de hidrógeno metálico. En otras palabras: presiones tan altas que consiguen que un gas se comporte como un metal.

Por cierto, ¿He comentado ya que la tormenta de la que hablábamos al principio mide 20.000 km de largo por 12.000 de ancho? No, ¿Verdad?

Pero, en la Tierra las tormentas más grandes duran como mucho unos días, quizás semanas… ¿Por qué la Gran Mancha Roja lleva – al menos – 300 años activa?

Uno de los factores que hay que tener en cuenta es que la Tierra tiene una superficie sólida, por lo que una tormenta va perdiendo potencia a medida que el viento transmite la energía al suelo. En Júpiter, una bola de gas de diferentes densidades, una tormenta puede desplazarse perdiendo muy poca energía a causa del rozamiento.Otra razón, y quizás la más significativa, es el llamado efecto Coriolis.

Profundicemos.

Si la Tierra no rotara sobre su eje, además de una notable diferencia de bronceado entre sus habitantes, el aire tan sólo circularía de norte a sur. Esto es porque la temperatura se transmite de los focos calientes a los más fríos, y el aire caliente del ecuador, que recibe más radiación solar, tendería a desplazarse hacia los polos y viceversa, sin más efecto.

Básicamente.

Pero cuando entra en juego la rotación, la cosa cambia.

Como la atmósfera no está “anclada” a la superficie igual que un objeto sólido que descanse sobre ella, cuando el planeta rota hacia un lado, las capas de aire alejadas del suelo tienden a quedarse un poco rezagadas. El mismo efecto que tiene lugar cuando pasamos la mano por el agua: el líquido que se encuentra en contacto directo, o muy cerca, de la piel es capaz de igualar la velocidad que lleva la mano. Pero, en puntos más alejados, vemos que el fluido va mucho más lento. En un punto suficientemente lejano, el agua ni se ha movido.

Total, que, contando el efecto Coriolis, la atmósfera se convierte en esta locura.

(Fuente: www.astronomynotes.com)

Por si eso no fuera suficiente, el último dato a considerar, es que por algún motivo que no está del todo claro, Júpiter emite el doble de energía del que recibe del Sol. El flujo de calor proveniente del núcleo del planeta podría, en teoría, estar alimentando la tormenta desde las capas más bajas de la atmósfera.

Con todo lo dicho, tengamos en cuenta entonces dos factores:

1) Su diámetro es casi 11 veces el de la Tierra.

2) Tiene el periodo de rotación (el “día”) más corto de todo el sistemas solar, tardando sólo 9,9 horas en dar una vuelta sobre su eje.

Y teniendo en cuenta que el efecto Coriolis se intensifica cuanto mayores son el radio y la velocidad de giro,  no debería extrañarnos la existencia de una tormenta de 20.000 kilómetros de largo con vientos de hasta 400 km/h.

Así que pensémoslo dos veces antes de colapsar Facebook porque está lloviendo un poco.

Temperatura mínima

Medimos la temperatura con escalas que tienen sentido, como las escala ideada por Anders Celsius, que tomó como referencia los puntos de congelación y de ebullición del agua, dividió el intervalo entre 100 y obtuvo acuñó lo que llamamos ahora 1ºC.

Existen además los grados Réaumur, Rømer, Newton y Delisle, que ni sabía que existían hasta que me he puesto a buscar información para este artículo.

Pero hay una que es especialmente aberrante para la lógica: la condenada escala de Gabriel Fahrenheit, que decidió porque a él le daba la gana que la temperatura corporal media del cuerpo humano son 96ºF y que la temperatura más baja a la que podía enfriar una mezcla de agua, hielo y sal que tenía tirada por su laboratorio equivaldrían a 0ºF. Luego se dio cuenta de que, con esta escala el agua sin aditivos se congelaba a los 32ºF, y decidió usar este nuevo dato como referencia para calibrar un sistema sin sentido que arrastraría su odiado apellido por la historia: la escala Fahrenheit. 

¿Cómo puede ser que alguien utilice este sistema hoy en día? Cómo no, los estadounidenses, aunque no debería extrañarnos teniendo en cuenta su caótico sistema de unidades.

Me he tomado la libertad de hacer un par de gráficos para exponerlo de manera más visual.

Dejando a EEUU a un lado, y volviendo a lo que nos concierne, en 1848 William Thompson, o lord Kelvin, decide que es necesario un sistema que no tenga como referencia los estados de una sustancia cuyo punto de fusión y ebullición están sujetos no sólo a cambios en la temperatura, sino también a otros factores ambientales. 
En centrales térmicas, por ejemplo, hay tuberías que conducen agua a 400ºC en fase líquida, porque la presión impide que ésta se evapore. Es decir, que dos escalas Celsius tomadas en diferentes condiciones climáticas probablemente serían ligeramente diferentes debido a leves cambios en la presión atmosférica.
En el caso de los Fahrenheit probablemente no importaría, dado que el sistema es una mierda de todas maneras.
(Fuente: Google)
Dejando al cabrón de Fahrenheit de lado, el caso es que a Lord Kelvin se le ocurrió elaborar su escala basándose en la temperatura mínima que es capaz de alcanzar cualquier tipo de materia. Y aquí es donde por fin el post se pone interesante.
A nivel atómico, el fenómeno que percibimos como calor no es más que la velocidad a la que los electrones orbitan alrededor del núcleo atómico. Cuanto más rápido se muevan los electrones, con más fuerza vibrarán los átomos y, por tanto, se generará más fricción entre ellos. Esta cantidad de fricción es la que interpretamos como “temperatura”. 
Con lo explicado como referencia, es lógico pensar que la mínima temperatura posible será alcanzada cuando los electrones que giran alrededor del núcleo atómico se detengan por completo, y este fue el punto que Lord Kelvin definió como 0ºK (-273ºC), para más tarde adoptar los mismos incrementos de un grado que existen en la escala Celsius.

Bismuto

A primera vista, el bismuto puede parecer un material aburrido. Es el elemento número 83 de la tabla periódica. De color gris blanquecino cuando está en estado puro (como casi todos los demás metales), se funde a una temperatura relativamente baja (271 ºC), no es especialmente escaso o valioso, y sus propiedades mecánicas lo convierten en un material muy utilizado para… nada.

“Meh.”

Pero no, ¡Esperad! ¡No dejéis de leer, os juro que esto mejora!
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