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Especial Química (III)

Llegamos al tercer especial sobre química y no hay más que decir. Aquí el primero y el segundo.
En primer lugar, algo que puedes probar en casa si no te lo crees.
Al encender la mecha, el calor empieza a evaporar la cera, que es un tipo de parafina. La parafina no es un material en sí, si no un grupo de hidrocarburos que comprende aquellos que tienen la fórmula química CnH2n+2. Esto sólo quiere decir que reúne los compuestos de carbono e hidrógeno que contienen el doble de moléculas más dos de hidrógeno que de carbono. El caso de la cera de vela, suele ser C20H42
Los hidrocarburos son inflamables, según las condiciones en las que se encuentren. En el caso de la cera de las velas, esas condiciones se dan cuando se encuentran en forma de gas y en una concentración suficientemente alta como para reaccionar con el oxígeno.

Es por eso que si consigues un rastro de humo suficientemente uniforme y concentrado, al acercar una fuente de ignición el gas prenderá fuego y se propagará de nuevo hasta la mecha, rodeada por una concentración aún mayor de vapor de parafina que empezará a arder y encenderá la vela.
Buscando información sobre el tema, he de decir que la cera de las velas me ha sorprendido.
En primer lugar, es mejor aislante eléctrico que casi cualquier otro material, exceptuando algunos plásticos como el teflón.
Además, es un buen moderador de neutrones, lo que significa que puede utilizarse en centrales nucleares para reducir la velocidad de estas partículas y así mantener una reacción de fisión nuclear continua.
Está empezando a utilizarse en construcción debido a su gran capacidad para almacenar calor: rellenando el interior de las paredes con cera que, gracias a su bajo punto de fusión, se derrite con el calor que va acumulando durante el día. Por la noche, cuando las temperaturas bajan, la parafina vuelve a solidificarse y libera todo ese calor acumulado. 
En el siguiente gif, una esponja absorbe ácido sulfúrico.

Las esponjas artificiales están hechas de poliuretano que, como vemos en esta tabla, no aguanta un pimiento contra el ácido sulfúrico.
Si, en cambio, lo quieres disolver es una esponja natural (tus razones tendrás), un ser vivo sacado expresamente del mar para restregárnoslo por el cuerpo, el ácido sulfúrico no tendría un efecto tan impactante. La esponja de mar tiene un esqueleto interno de carbonato cálcico que… Sí, bueno, reacciona con el ácido sulfúrico un poco, pero tampoco es nada del otro mundo. Esto es porque el ácido descompone la superficie del carbonato cálcico en sulfato cálcico, que actúa como “capa protectora” que impide que la reacción siga su curso.
En este caso, necesitarías ácido clorhídrico, HCl, que con el carbonato cálcico reacciona mucho mejor.
Para terminar, una bola de acero flotando sobre mercurio, por que en Ciencia de Sofá nos encanta este metal líquido a temperatura ambiente.

Esto no tiene mucho secreto: dado un líquido de una densidad cualquiera, una cosa con una densidad menor que el líquido flotará sobre ella.
Por ejemplo, un litro de agua pesa un kilogramo. Con esa densidad de 1 kg/l, cualquier cosa que pese más por unidad de volumen, como el cemento (~2.4 kg/l), el acero (7.87 kg/l) la  madera de ébano (1.12 kg/l) o Ronnie Coleman (~1.06 kg/l) se hundirán en ella irremediablemente en ella.
Pero luego está el mercurio, con una densidad de 13.6 kg/l. Una botella de agua de algún souvenir llena de este metal líquido pesaría 13.6 kg y en una piscina llena de mercurio flotaría todo tipo de madera, material de construcción o culturista.
Aún así, hay cosas mucho más densas que el mercurio que acabarían en el fondo de la piscina de bello metal líquido, como por ejemplo el uranio (19.1 kg/l), el oro (19.3 kg/l), el hassio (41 kg/l) o el material del que está compuesto el exoplaneta KOI-55b (64 kg/l). Ya hablaremos de KOI-55b.

Especial Mercurio

Iba a escribir un especial sobre química, pero con el primer tema que iba a tratar me estaba alargando tanto que he decidido convertirlo en un capítulo sobre uno de mis elementos favoritos de la tabla periódica: el mercurio.

Este elemento ha alimentado la curiosidad del ser humano desde su descubrimiento. Y, hablando de alimentación, la curiosidad humana no es lo único que se ha nutrido de las interesantes propiedades de este elemento: el emperador chino Qin Shi Huang murió en el año 210 a.C. porque tomaba 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.

El hecho de que sea el único metal que se encuentra en estado líquido a temperatura ambiente (aunque el galio también puede estarlo, si vives en un lugar muy caluroso) es el motivo por el que su símbolo químico es Hg, en alusión a su nombre latín hidrargium, que viene de hidros, “agua” y argentum, “plata”.

Otra cosa que sorprende de este elemento es su densidad, que ronda los 13.6 kilogramos por cada litro de material, el equivalente a sufrir una luxación de muñeca al intentar levantar un botellín de Font Vella lleno de este elemento.

De hecho, como las cosas menos densas flotan sobre las que lo son más, casi todos los elementos que nos rodean en nuestro día a día pueden flotar sobe el mercurio. Por ejemplo, aquí tenéis a un tipo lanzando una bala de cañón de hierro (densidad, 7.87 kg/litro) en una piscina de mercurio para la BBC.

Estaría bien que en el vídeo hubieran enseñado otros materiales más densos que el mercurio que sí se hunden en este metal líquido, como por ejemplo el uranio (18.95 kg/l), el oro (19.3 kg/l), el osmio (22.16 kg/l). No me creo que en la BBC no puedan permitirse comprar un lingotillo de oro para hacer una demostración rápida pero, de todos modos, en su defensa debo decir que la prueba tampoco sería recomendable, ya que el oro tendería a amalgamarse con el mercurio, liberando una gran cantidad de calor y…

¡Eh, para el carro con las palabras extrañas!

¡Calma, voz cursiva, ahora lo explico!

Una amalgama es una mezcla entre el mercurio y otro metal. Básicamente, cuando juntas cualquier metal (que no sea hierro, tungsteno, platino o tántalo) con el con mercurio, el primero se disuelve en él y ambos pasan a formar un sólo compuesto.

Amalgama de mercurio y oro. Fuente: aquí.

De hecho, el mercurio se usó durante mucho tiempo en la minería porque se amalgama con las pequeñas partículas de oro contenidas entre la arena y las rocas. Esto facilita mucho la extracción de oro porque puedes meter todo tu material en un recipiente con mercurio, darle un meneo para que entre en contacto con la mayor cantidad de oro posible y la disuelva, recuperar la amalgama líquida y disolver el mercurio que contiene con un ácido o evaporarlo para que sólo quede el oro atrás. Pero, claro, el uso del mercurio en la minería se tuvo que prohibir cuando se descubrió que es un metal extremadamente tóxico y que los residuos desataban el caos en los ecosistemas cercanos (y en los cuerpos de los propios mineros).

Y, sabiendo esto, tal vez os alarme conocer el siguiente dato: las amalgamas de plata-mercurio, por ejemplo, se usan en implantes dentales. Pero ojo, que no tenéis por qué preocuparos porque estos implantes no son tóxicos, ya que la mezcla forma un material sólido muy resistente a los ácidos que nos llevamos a la boca y al estrés mecánico de la masticación. Por tanto, el mercurio no tiene manera de salir del empaste y entrar en nuestro cuerpo cuando se encuentra en este estado.

En cualquier caso, no hace falta lanzar un metal dentro de una piscina de mercurio para que la reacción que produce una amalgama tenga lugar, ya que puede atacar a otros metales incluso en pequeñas cantidades, como demuestra el siguiente vídeo:

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

Pero el mercurio es más valiente que el oxígeno y sí que es capaz de colarse a través de esa 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.

De hecho, el mercurio es tan efectivo rompiendo la barrera natural del aluminio que el tipo de este artículo de POPSCI.com  dice 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 contra el suelo es una capa microscópica de óxido de aluminio.

Y, después de todo esto, aquí tenéis mis publicidades que podéis ignorar perfectamente.

Ciencia de Sofá tiene un libro nuevo, “Las 4 fuerzas que rigen el universo“. En él hablo sobre cómo las cuatro fuerzas fundamentales dan forma a nuestro universo, su descubrimiento y su efecto sobre nuestras vidas. Por otro lado, el libro “viejo” (“El universo en una taza de café“) va por la tercera edición y ahora vuelvo a ofrecer suscripciones a la revista de National Geographic así que, si os interesa alguna de estas propuestas, podéis acceder a una entrada donde las explico con más detalle haciendo click sobre la siguiente imagen 🙂