Todas las entradas de: Jordi Pereyra

¿Cómo se forman los rayos?

Todos hemos sido testigos de alguna descarga eléctrica de millones de voltios azotando la tierra. Algunos incluso hemos sido lo suficientemente afortunados para verlas prender fuego a cosas. Pero, si ya cuesta un rato cargar una interna manual que funciona con una cantidad ridícula de electricidad, ¿De dónde sale toda esa corriente que cae del cielo?
La ciencia que estudia los rayos se llama fulminología, que a nuestro parecer ostenta el récord al mejor nombre para una disciplina científica.
Para entender por qué se producen los rayos, veamos primero cómo funciona una corriente de agua.
¿Pero qué esta basura? ¿Me estás tomando el pelo?

No, aún no. La electricidad se comporta de manera parecida a un sistema fluvial. 

Por un lado, tenemos una reserva de agua que, por el mero hecho de estar por encima del nivel del mar, acumula un tipo de energía llamada energía potencial. Todo lo que se encuentra a cierta altura tiene energía potencial, ya sea una masa de agua o una persona en la terraza de un segundo piso, pero ésta no se manifestará hasta que se abra una vía de escape por donde disiparla: saltando por el balcón, en el caso de la terraza, o abriendo un agujero por dónde pueda salir el agua, en el caso de un lago. Será entonces cuando el sistema evolucione hasta alcanzar un estado de equilibrio.
“Estoy muy contento de haber 
quedado en equilibrio con la acera”
De la misma manera, para que fluya electricidad por un sistema necesitamos un bloque de un material que tenga muchísimos electrones y otro al que le falten. Los electrones tienden siempre a colocarse en el estado en el que menos energía ocupen, es decir, allá donde haya un hueco vacío donde meterse. Si tenemos dos materiales, uno al que le sobran electrones y otro al que le faltan, se dice entonces que, entre los dos materiales, hay cierto potencial eléctrico.
Pero, igual que la energía potencial no puede manifestarse hasta que le abrimos una vía de escape, este potencial eléctrico no tendrá ningún efecto hasta que unamos los dos bloques con un material por el que los electrones sean capaces de desplazarse con más o menos facilidad. Una vez unidos, éstos sacarán su lado humano y automáticamente huirán del bloque donde están todos aglomerados, buscando espacio libre para escapar de la multitud.
Los electrones son como nosotros en este aspecto y, cuando todo el mundo está cómodo en su sitio, nadie quiere volver a moverse. O sea, que lo que conocemos como corriente eléctrica no son más que carreras de electrones a través de un material conductor y, cuando los electrones dejan de pasar por el cable, se nos acaba el chollo.
En el siguiente dibujo, vemos lo que pasa en realidad cuando se nos acababan las pilas de la Game Boy: realmente no se “acaba” nada, sólo que las pilas han llegado al equilibrio.

¿Entonces qué tenía que ver todo esto con el ejemplo del puñetero río`?
Al hablar de electricidad, es inevitable que todos hayamos escuchado los términos voltaje, intensidad o resistencia. Si os pasa como a nosotros, los encontraréis conceptos difíciles de visualizar porque no tenemos ninguna referencia física para imaginarlos.
El siguiente ejemplo, ayuda bastante.
Al fin y al cabo, una corriente eléctrica y una de agua tienen el mismo fundamento: son un montón de partículas fluyendo por un tubo. En realidad, en el caso del agua son moléculas y en el de la electricidad, electrones, pero ambas siguen siendo puntos microscópicos en movimiento que no podemos ver a simple vista. 
Explicamos cada parte del dibujo.
1. Un flujo de agua circula por un tubo. Está claro que, cuanto más ancho sea el tubo, más agua podrá pasar al mismo tiempo. De la misma manera, la intensidad es la magnitud eléctrica que determina la cantidad de electrones que están pasando por la sección de un cable o, lo que es lo mismo, el equivalente al caudal de un río.
2. Luego está la llamada altura de columna, que viene a expresar la fuerza con la que el chorro de agua está siendo a empujado. Suponiendo un tubo situado en la base de un depósito, hay que tener en cuenta que toda la masa de agua que esté por encima del tubo estará presionando hacia abajo por efecto de la gravedad. Cuanto más alto sea el depósito, más masa habrá por encima de la salida empujando hacia abajo, por lo que el chorro de agua saldrá a más velocidad. Esto, cambiando moléculas de agua por electrones, sería el equivalente al voltaje.
3. La resistencia no es una propiedad propia de la corriente eléctrica, si no del material por el que está circulando. Básicamente, define la facilidad con la que pueden desplazarse los electrones por su interior. El cobre, por ejemplo, es muy buen conductor de la electricidad, por lo que ofrece poca resistencia al paso de corriente eléctrica. En términos hidráulicos, esto equivaldría a la rugosidad del tubo por el que pasa el agua: a más rugosidad, más energía perderá el flujo de agua al chocar contra las imperfecciones que cubren las superficie interior del tubo y más le costará desplazarse.
TOTAL.
Ahora que ya tenemos las bases necesarias, volvamos a los rayos. 
Cuando muchas nubes se acumulan en una zona, las partículas de agua que las componen, en conjunto, tienden a adoptar una carga negativa. No se sabe con certeza a qué se debe esto, unos dicen que por la polarización de pequeños cristales de hielo por efecto del campo magnético terrestre, otros argumentan que tiene que ver con la formación de aguanieve de densidades dispares en las diferentes capas de la nube. Para el caso que nos ocupa, a nosotros nos va a dar completamente igual.
La cuestión es que las nubes empiezan a cargarse negativamente (pierden electrones). Por suerte o por desgracia, el suelo tiene carga positiva. No estamos seguros de por qué, y no hemos conseguido encontrar una explicación por internet, pero probablemente tiene que ver con que el suelo está lleno de metales, a los que suelen sobrarles electrones por todos lados.
Llegados a este punto, lo único que separa a los electrones de su felicidad es todo el aire que hay entre  las nubes y el suelo
Pero el aire es un pésimo conductor de la electricidad… ¿No?
Que una cosa sea mala conductora de la electricidad no quiere decir que no conduzca la electricidad en absoluto. Sólo significa que una corriente que pretenda atravesarla tendrá que tener una tensión y una intensidad tremendas para compensar toda la energía que perderá durante el camino.
O sea que, hasta que la nube está muy cargada negativamente (le faltan muchísimos electrones), los electrones del suelo no acumulan la rabia suficiente para correr a rellenar todo ese montón de huecos en los que alojarse, formando lo que llamamos un rayo.  
El flujo eléctrico resultante suele tener un voltaje de 10 a 120 millones de voltios y una intensidad unos 30.000 amperios. En comparación, 10 miliamperios (0.0001 amperios)  pueden ser suficientes para detener un corazón humano. El voltaje no influye tanto a la hora de matar a una persona ya que, al fin y al cabo, esta magnitud tan sólo determina la velocidad con la que la corriente eléctrica se desplaza por el cuerpo. Lo realmente peligroso es la cantidad de electrones que nos atraviesan
Demasiados párrafos sin contenido visual. Procedo a incluir un poco para hacerlo más interesante.
Justo en el momento anterior a que los electrones empiecen a ascender del suelo hacia la nube, el aire se ioniza. Esto quiere decir que las moléculas de gas se separan en iones positivos y electrones, de manera que estos electrones libres ahora pueden moverse como les dé la gana y son capaces de abrir un “camino” desde la nube hasta el suelo. En el principio de este vídeo puede observarse que es un fenómeno más complejo de lo que podría parecer a primera vista.

El primer “tentáculo” en llegar al suelo marca el camino
que seguirá el rayo.

Lo curioso, en este caso, es que el aire empieza a ionizarse en todas direcciones, ramificándose en pequeños destellos que van abriéndose camino por donde les sale de las narices, buscando la carga positiva más cercana. Cuando una de estas ramas alcanza una carga positiva (en este caso, el suelo), conecta la nube con el suelo mediante la autopista eléctrica, y es entonces cuando todos los electrones encuentran vía libre para ascender a sus ansiados huecos libres en el cielo a unos 440.000 m/s.
Y, al fin, hemos entendido cómo funciona, más o menos, un rayo.
¡Eh, sinvergüenza, aquí no has dicho de dónde vienen los truenos que acompañan a los rayos!

Tienes razón. Por suerte, es rápido de explicar.

Como hemos dicho, el aire es muy mal conductor de la electricidad. Eso significa que cualquier corriente eléctrica que intente atravesar una masa de aire va a perder muchísima energía por el camino, y esta energía se disipará en forma de calor.
La potentísima corriente eléctrica de un rayo genera tanto calor a medida que atraviesan el aire, que éste se calienta muchísimo en un espacio muy corto de tiempo. Hablamos de temperaturas que pueden alcanzar los 28.000ºC, casi cinco veces la temperatura de la superficie del sol. Al calentarse, el aire tiende a expandirse por lo que, por la regla de tres, al calentarse a 28.000 grados, se expandirá a velocidades inimaginables. 
Esa expansión repentina del aire es que llega a nuestros oídos y nuestro cerebro interpreta como un sonido atronador
Vale, GRACIAS.

Y, a todo esto, caen como 50 rayos por segundo en la superficie de la tierra. Que cayera uno en el Vaticano el otro día tras la dimisión del Papa, no es más que una curiosidad estadística. Así que BASTA YA.

Las puertas del infierno

HOY HA IMPACTADO UN METEORITO SOBRE LA CIUDAD DE NUEVA YORK Y ESTO ES TODO LO QUE HA QUEDADO DE LA GRAN MANZANA.
Que no, que no, que es broma. Ya os tenemos calados a los que sólo leéis los titulares.
Poco después de empezar esta web, tras el estallido de un meteorito sobre los Urales, esta imagen y otras parecidas fueron utilizadas en varias páginas web de noticias amarillistas que sostenían que esto era el resultado del devastador impacto del asteroide en cuestión.

Lo cierto es que el meteorito no llegó a tocar el suelo y que, en realidad, la foto ni siquiera corresponde al cráter recién excavado por ningún pedazo de roca espacial. Se puede deducir porque, al contrario de lo que Hollywood nos ha enseñado, las rocas no arden a menos que estén impregnadas de algo que sí que arde. Por tanto, roca contra roca es sinónimo de destrucción, pero no de llamas.

El fenómeno que tratamos esta vez fue provocado por el ser humano en la pequeña localidad de Derweze (o Darvaza), un pueblo de 350 habitantes en medio del desierto de Turkmenistan.

Resulta que, en 1971, los soviéticos estaban haciendo prospecciones por la zona (que por aquel entonces era suya) y encontraron una gruta llena de gas natural. Antes de que pudieran empezar a extraer el gas y brindar con vodka, el techo de la caverna se derrumbó, dejando en su lugar una sima de 70 metros de diámetro y 20 de profundidad.
“Ya os dije que no dejarais a Vladimir preparar la barbacoa” Fuente.
¿PERO TE QUIERES CALLAR Y DECIRME POR QUÉ ARDE?
En un alarde de sentido común sin precedentes, mezclado con su instinto natural destructivo, los científicos  rusos decidieron que la situación se estaba volviendo un poco peligrosa y le prendieron fuego al yacimiento,  ya que grandes cantidades de gases tóxicos y de efecto invernadero estaban saliendo a la atmósfera.

En realidad, la solución no era tan mala.

Gas natural es la manera bonita de decir una mezcla de gases de los cuales entre un 90 y un 95% es metano.  El efecto de un volumen de metano cualquiera sobre la temperatura es 25 veces superior al mismo volumen de dióxido de carbonoAl arder, todo ese metano se descompone en vapor de agua y dióxido de carbono que, pese a contribuir al efecto invernadero, lo hace en menor medida que el metano. De todas maneras, en 1971 el efecto invernadero les traía sin cuidado y lo que realmente querían era utilizar el mismo principio de descomposición mediante combustión para convertir los gases tóxicos en algo seguro.

La sorpresa se la llevaron de manera continuada durante los años siguiente, cuando habían calculado que el fuego se extinguiría en un par de días y veían que la caverna seguía ardiendo, sin dar señales de parar de hacerlo en un futuro cercano. Gracias a este error de cálculo, contamos con todas estas imágenes curiosas en nuestra galería especializada favorita.
El presidente de Turkmenistán decidió en 2010 que reanudaría las prospecciones por la zona en busca de más gas natural (el gas natural da más dinero que los ocasionales turistas que acudían para ver las puertas del infierno), por lo que mandó sellar la cueva, que entonces ya llevaba 39 años en llamas, para evitar que el fuego se propagara a otros yacimientos.

¿La mejor manera de sellar algo en llamas? Inundarlo.  Pero,como todo proceso burocrático que se precie, aún nadie ha hecho nada y las puertas del infierno siguen ardiendo después de 42 años.

Si no hay vuelos directos a Turkmenistán en vuestro aeropuerto más cercano, siempre podéis maravillaros con los vídeos de Youtube.

ACTUALIZACIÓN: 
Habíamos escrito que el fuego estaba extincto en 2010 por inundación, pero resulta que hay dos agujeros separados por 20 km en Derweze, y la imagen que adjuntábamos era del otro pozo. Gracias Ricardo Silva, por avisarnos por Facebook.

Más asteroides

Anteayer se pusieron de moda los asteroides y Ciencia de Sofá no va a ser menos, así que vamos a profundizar en el asunto. 
Cuando una roca considerablemente grande se acerca a nuestro planeta, en seguida aparecen estimaciones sobre la probabilidad que tiene el objeto de estrellarse contra nosotros. Suele hablarse de una posibilidad de impacto entre muchos miles, una entre cientos, como muchísimo. Pero, ahora que no estamos lejos de contar con la tecnología necesaria para desviar asteroides, ¿Qué probabilidad deberíamos tomarnos en serio para dejar de mirar como pasan lo asteroides y empezar a actuar? 
Se ha apodado NEOs (Near Earth Objects) a los objetos que pasan peligrosamente cerca de la Tierra, y desde 1995 han aparecido varios programas con el fin de catalogar las órbitas de todos y tenerlos más o menos controlados.

 Fuente: neo.jpl.nasa.gov
En el gráfico aparece reflejado el número de asteroides descubierto desde que empezaron los esfuerzos, por semestre y programas de búsqueda, siendo Catalina el más efectivo (no son ningunas siglas extrañas, es el nombre del observatorio, situado en la Sierra de Santa Catalina, Arizona). 
Se han descubierto hasta la fecha unos 10.000 NEOs, de tamaños dispares. De momento, se estima que más del 90% de los objetos de más de un kilómetro de diámetro, los más peligrosos, han sido catalogados.
Fuente: neo.jpl.nasa.gov 
(también conocida como la web con más puntos del mundo)
En el gráfico de aquí arriba, aparece el número de asteroides descubierto según su tamaño. A partir de 100 metros, más o menos, un asteroide empieza a considerarse una amenaza.
Si somos tan listos y tenemos el asunto tan controlado, ¿entonces por qué no vimos venir el meteorito ruso?
Por lo que se sabe hasta le momento, el pedazo de roca que cayó sobre Rusia apenas pesaba 7 toneladas y medía 15 metros de diámetro. En jerga astronómica, es una puñetera broma.
Nuestros sistemas podrían haber detectado algo tan pequeño, porque ya lo han hecho con cuerpos similares, pero es bastante complicado y no sale a cuenta porque el daño que pueden hacernos es mínimo. Por eso, los esfuerzos prefieren centrarse en buscar cosas más grandes que de verdad supongan un riesgo para la Tierra y no perder el tiempo analizando en cielo en busca de pedruscos que de tanto en tanto puedan darnos un susto (menos mal que esto no lo leen muchos rusos).
Meteoritos como el de Rusia simplemente arden al entrar en la atmósfera hasta consumirse y, aunque suele decirse que esto es debido a la fricción del aire, en realidad no tiene nada que ver
Cuando una masa sólida se sumerge muy, muy rápido en un volumen de aire (un asteroide normalito puede viajar fácilmente a 54.000 km/h), el gas que tiene delante tiende a apartarse de la trayectoria a medida que la masa, en este caso un asteroide, lo atraviesa. 
El problema es que, a esas velocidades, el objeto va tan rápido que al aire no le da tiempo a quitarse de en medio, y empieza a amontonarse frente al morro del asteroide, comprimiéndose. Un gas, al comprimirse, se calienta. Si alguien ha intentado inflar vigorosamente las ruedas de una bici con una mancha manual, lo habrá comprobado.
Intentando plasmarlo en imágenes.
El aire alcanza unas temperaturas tan altas, y el meteorito lo empuja con tanta fuerza, que el calor se transfiere muy rápido a la masa de la roca espacial y las altas temperaturas terminan debilitando su estructura.
La caída violenta del asteroide debilitado termina desintegrándolo y toda la energía cinética generada se transfiere al aire que lo rodea, que se expande violentamente al calentarse aún más. Esta expansión descontrolada es la onda expansiva que llega al suelo y revienta los cristales de las casas o hace saltar las alarmas de los coches. 
Ya me he ido por las ramas.
Volviendo a las probabilidades de que terminemos como los dinosaurios, la NASA calcula que un asteroide llamado 2011 AG5 tiene una posibilidad 1 entre 500 de chocar contra la Tierra en el año 2040. Vamos, un 99,8% de posibilidades de pasar sin pena ni gloria. 
Pero un 0,2% no es una cifra que deba desestimarse. Al fin y al cabo, si este pedrusco de 140 metros de diámetro impactara contra la superficie terrestre, liberaría una cantidad de energía equivalente a 100 megatones (o 100.000.000 de toneladas de TNT), pudiendo arrasar un área de unos 160 kilómetros de diámetro.
En principio, parece que no piensa hacerse nada al respecto y esperarán a que 2011 AG5 vuelva a pasar relativamente cerca de la Tierra en Septiembre de este año para salir de dudas. 
Como decía al empezar la entrada, la tecnología necesaria para desviar asteroides está a la vuelta de la esquina. Recordemos que ya estrellamos estrellamos algo contra un asteroide en 2005.

El problema es que salvar a la humanidad sale carísimo, y la comunidad internacional no se quiere gastar un dineral para desviar un asteroide que tiene un 0.2% de probabilidades de estrellarse contra nosotros.

Para evaluar el peligro que representa un asteroide que pasa cerca de la Tierra, se elaboró la escala Torino, que valora del 0 al 10 su nivel de peligrosidad.

Que, en resumidas cuentas, viene a ser:

Nivel 0: no pasa nada.

Nivel 1: no pasa nada.

Nivel 2: no pasa nada.

Nivel 3: hacemos como que pasa algo, pero no pasa nada.

Nivel 4: la probabilidad de impacto es del 1% o mayor, pero no pasa nada.

Nivel 5: seguramente no impacte, pero si faltan menos de 10 años para que venga el asteroide, deberíamos reunirnos para hablar y ver qué hacemos.

Nivel 6: seguramente no impacte, pero es bastante grande y si faltan menos de 30 años para que venga el asteroide, deberíamos reunirnos para hablar y ver qué hacemos.

Nivel 7: algo muy grande pasará muy cerca, seguramente no podremos hacer nada, pero reunámonos para ver si de verdad estamos condenados.

Nivel 8: los suicidios sectarios probablemente maten a más gente que el propio asteroide.

Nivel 9: muere mucha gente.

Nivel 10: fin.

Lo curioso es que la escala lo da todo por perdido del nivel 8 hacia arriba y ni siquiera recomienda qué medidas tomar al respecto, porque probablemente no haya ninguna.

Para los próximos cincuenta años, están previstos encuentros con 56 objetos catalogados como nivel 6, 12 nivel 7 y de nivel 9 hay…

QUE NO, QUE ES BROMA.

Lo más alto que ha llegado a puntuar un asteroide que pase por aquí cerca con regularidad es 4, y luego fue degradado a nivel 0. El que supone un mayor riesgo actualmente, es de nivel 1.

Así que será mejor preocuparse por las cosas que pasan en la superficie de nuestro planeta y dejemos al resto del sistema solar tranquilo.

ACTUALIZACIÓN DEL 22/02/2013.

He encontrado el siguiente vídeo que muestra los efectos de la onda expansiva del meteorito de Rusia, grabado por diversos aficionados y cámaras de seguridad.

Es impresionante cómo es capaz hasta de tumbar puertas de almacenes.

¿Cuánto oro contienen los océanos?

El agua del mar no sólo contiene sal. Tiene disueltas pequeñísimas cantidades de casi todos los elementos, entre ellos el oro: alrededor de 13 milmillonésimas de gramo de oro por cada litro de agua de mar.

Se estima que el volumen de agua de los océanos, en conjunto, es de unos mil trescientos sesenta y ocho millones (1.368.000.000) de kilómetros cúbicos. Con la cantidad de oro por litro de agua que hemos mencionado, podemos calcular que hay 13 kilogramos de oro por kilómetro cúbico de agua por lo que, en total, en los océanos de todo el mundo hay unas 20 millones de toneladas de oro disuelto.

Fuentes:
http://oceanservice.noaa.gov/facts/gold.html
http://oceanservice.noaa.gov/facts/oceanwater.html

Asteroides y diamantes

Como ya sabréis, un meteorito ha caído sobre Rusia y me ha recordado una historia que leí hace un tiempo. 
Pero primero, hablemos de actualidad. 
Esta madrugada, un meteorito ha entrado en la atmósfera y ha provocado daños las poblaciones rusas  de Cheliabinsk, Sverdlovs y Tyumen

Fuente: BBC.
Casi un millar de personas han resultado heridas, pero no a causa de una lluvia de roca fundida al estilo Hollywood, sino porque el meteorito ha explotado en el aire y la onda expansiva generada ha reventado todos los cristales que ha encontrado en su camino, que luego han caído a la calle, concretamente sobre las cabezas de los que paseaban tranquilamente bajo las ventanas.



Cómo no, he visto que en las redes sociales la gente empezaba a sacar sus teorías (probablemente, ni siquiera eran propias).

Hay quién dice que el meteorito fue interceptado por el sistema de defensa anti-misiles ruso, cosa  que dudo, dado que esta mole de 10 toneladas se movía a 54.000 km/h. Un misil intercontinental tiene suerte si pasa de 2.500 km/h. 

No soy un experto, pero yo lo descartaría.

Otros argumentan que esto no era más que la carta de presentación de un asteroide más grande, 2012 DA14 (que, por cierto, fue descubierto por un equipo amateur español), que pasará muy cerca de la Tierra esta noche, y que ahora viene le gordo. Dos cosas:

– El asteroide viene en dirección opuesta a la que ha caído el meteorito ruso.
– La órbita del asteroide lleva tiempo siguiéndose y se conoce muy bien. Todo indica a que no va a impactar contra nosotros.
EN EL HIPOTÉTICO CASO, que no es el nuestro, de que impactara, es un cuerpo muy pequeño. Mide unos 50 metros de diámetro. Me suena que hace algunos años ya pasó algo parecido con uno más grande, y no hizo más que desintegrarse en la atmósfera. Cuando encuentre algo lo actualizaré, pero ahora tengo prisa porque me van a cerrar el supermercado.

Así que nadie se preocupe, podemos posponer el sacrificio de Bruce Willis unos años más.
Si queréis seguir en directo el paso del asteroide, la NASA lo ha montado para que podáis verlo aquí.

Y la noticia de la que hablaba al principio.

Hace 35 millones de años, un asteroide de verdad impactó al noreste de lo que ahora es Rusia (a saber en aquella época cómo estaban distribuidos los continentes) y el impacto generó un cráter de casi 100 kilómetros de diámetro al que, millones de años después, los rusos llamaron Popigai. Muy mal.

Normalmente, las historias de asteroides terminan así y volvemos a Facebook a ver si durante el minuto que llevamos leyendo ha pasado algo importante. Pero esta es diferente.

Al parecer, el meteorito se estrelló contra un yacimiento de grafito, por lo que el calor y la presión desatados durante el impacto convirtieron grandes cantidades de carbono en diamante. En otra entrada ya hablamos de las diferentes estructuras que puede adoptar el carbono

En fin, que esos diamantes no se han movido del sitio y han permanecido en el mismo lugar durante todos esos millones de años, hasta que un grupo de geólogos rusos lo descubrió en los años 70 y lo archivaron automáticamente como secreto de estado. Recientemente, estos archivos han salido a la luz y Rusia no hace más que chulear porque dicen que pueden abastecer ellos solitos el mercado de diamantes durante 3.000 años.

Teniendo en cuenta que un quilate (o 200 miligramos, hablamos del tema aquí) suele valer alrededor de 2.000$, y teniendo en cuenta que los cálculos apuntan a que en el cráter hay varios billones de quilates enterrados, podemos imaginar cómo crecerá el PIB de Rusia cuando empiece a explotarlo en serio.

Aunque deberían habérselo callado, porque encontrar unas reservas tan grandes no hará más que abaratar los diamantes, ¿no?

Lo siento, tampoco soy economista.

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.