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Carámbanos de la muerte

Los animales marinos que viven sobre el lecho rocoso que se encuentra bajo el hielo polar tienen que vérselas contra una amenaza que ni siquiera es otro ser vivo que se los intenta zampar: unos tentáculos de hielo que aparecen de la parte inferior de la superficie helada del mar y se extienden por el agua congelando todo lo que tocan. Mejor os lo enseño en vídeo.

https://www.youtube.com/watch?v=WyWn1XJ9kTE

El término en inglés para este fenómeno es brinicle, que resulta de la combinación de las palabras brine (salmuera) y icicle (carámbano). En castellano sería algo del estilo salmuerámbano lo que demuestra una vez más que nuestro idioma no está hecho para poner motes pegadizos. Como en el vídeo menciona muy por encima por qué ocurre esto (y a lo mejor no ayuda que esté en inglés), voy a explicar cómo se forma esta locura, descubierta en 1960 pero grabada por primera vez en 2011 por la BBC para el programa Frozen Planet.
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La Serpiente del Faraón

Esta entrada no es una lección de historia ni una broma con connotaciones sexuales, sino la demostración de una de nuestras reacciones químicas favoritas.

Este extraño fenómeno ocurre al aplicar una llama sobre un montón de tiocianato de mercurio (Hg(SCN)2), un polvo blanco descubierto en 1821 por Friedrich Wohler. Solía venderse como material pirotécnico porque, siendo sinceros, alguien supo sacar provecho a esta reacción tan espectacular, pero en esa época no pareció tenerse en cuenta que esta reacción es tóxica a varios niveles.

Antes de empezar a explicar la reacción química, añadamos otro elemento visual.

Venga, va.

Toda la química está basada en coger un número de cosas y combinarlas entre sí formar otras nuevas, sin añadir o perder material por el camino.

Siguiendo esta lógica,  dos moléculas de tiocianato de mercurio se descomponen en otras sustancias al aplicarles una llama, y una de ellas es el sulfuro de carbono (CS2), un líquido altamente inflamable que además puede liberar ácido sulfúrico en contacto con la humedad de la atmósfera.

No es un panorama muy alentador pero, sin tener eso en cuenta, esto es lo que ocurre cuando el sulfuro de carbono producido durante la reacción entra en contacto con el aire.

Se forma dióxido de carbono (CO2), aunque eso no es ni de lejos lo peor. Además, el azufre que estaba combinado con el carbono se combina con el oxígeno para dar lugar al dióxido de azufre, un gas tóxico que irrita las mucosas y los pulmones, pudiendo provocar la asfixia en concentraciones suficientemente altas.

Por otro lado, otro de los productos derivados de la descomposición del tiocianato de mercurio es el tetranitruro de carbono.

Esta sustancia es la que compone la columna sólida que se forma durante la reacción. Aunque, Al ser un sólido, podría parecer inofensivo, este compuesto también puede descomponerse parcialmente debido al calor, emitiendo nitrógeno (prácticamente lo único que no es dañino de esta reacción) cianógeno, un gas constituido por dos moléculas de cianuro, un veneno extremadamente nocivo que se encuentra en pequeñas dosis en las semillas de manzana (en esta entrada calculábamos cuántas semillas de manzana tendrías que comer para morir envenenado).

Por si no habíamos acumulado toxinas acumuladas hasta el momento, aún falta ver qué le ocurre al último producto de la descomposición del tiocianato, el sulfuro de mercurio, al entrar en contacto con la atmósfera.

El sulfuro de mercurio (HgS) es un polvo rojizo que compone el cinabrio (el mineral natural del que se extrae el mercurio). Al reaccionar con el oxígeno de la atmósfera, genera aún más dióxido de azufre y mercurio puro que, como todos sabemos, no conviene tocar.

¿Y dónde confluyeron todos esto factores tóxicos, Herr Wissenschaft von Sofa?

Pues resulta que, dada la espectacularidad de la reacción, empezó a venderse en Alemania con el nombre de Pharaoschlangen como producto pirotécnico. Los niños, siendo niños, se comían los residuos sólidos que quedaban de la “serpiente” y, claro, morían intoxicados por un cóctel fatal de cianuro, mercurio y tal vez ácido sulfúrico. Obviamente, el material tuvo que ser retirado del mercado.

Después del tostón, dejamos otro vídeo de la reacción (por algún motivo, es muy relajante y satisfactorio ver todos esos tentáculos formándose). Podéis saltar al minuto 1:20 para ver la acción directamente.

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.

Sangre de colores

Todos sabemos que la expresión referida a la nobleza sobre la sangre azul es mentira.

Para poner un poco en contexto, en la antigüedad los que tenían la “sangre azul” eran aquellos con la piel tan pálida por no pasarse los días trabajando al sol en el campo que podían verse con claridad sus venas azuladas a través de las muñecas. Los únicos afortunados que podían presumir de esto eran los nobles, claro.

Luego está la leyenda, difundida involuntariamente por los libros de anatomía del colegio, que parecen insinuar que la sangre sin oxigenar (una vez usada por las células y hasta que vuelve a pasar por los pulmones) tiene un tono azulado. Esto también es una mentira como una catedral. La sangre, sin oxígeno, sólo se vuelve un poco más oscura.

Pero, como es habitual, siempre hay algo o alguien que lleva las cosas al extremo y te rompe los esquemas. En este caso, lo más parecido a un príncipe azul que verás en tu vida es esto.

“Ya he reservado sitio para la boda, princesa: el 15 de junio, en tus pesadillas”
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Especial Química (II)

Tras el éxito absolutamente abrumador del especial de química (I), vamos con otras tres reacciones químicas que van a dejaros patidifusos.

En primer lugar, veremos una pastilla efervescente al reaccionar con agua…

¡Vaya! ¡SIENTO LA ADRENALINA CORRER POR MIS VENAS! ¡Joder! ¿Para esto me molesto en entrar en tu puñetero blog?

… con agua en condiciones de gravedad cero (de microgravedad, en realidad, pero visualmente puede considerarse lo mismo en este caso). 


A los astronautas de la Estación Espacial Internacional (ISS, por las siglas en inglés) les pagan por hacer el chorra donde ningún ser humano ha hecho el chorra antes. En este caso, mientras orbitaban alrededor de la Tierra, se les ocurrió suspender en el aire una gota de agua de 5 centímetros de diámetro e introducir en ella una pastilla de Alka-Seltzer, un medicamento antiácido efervescente.



Recordemos que un fluido, dejado a su voluntad en condiciones de gravedad cero, tiende a formar esferas en el aire debido al efecto de la tensión superficial, así que nuestros cerebros acostumbrados a ver masas de agua contenidas en recipientes ni siquiera pueden anticipar lo que va a pasar a continuación.


La burbuja de agua succiona la pastilla de la mano del astronauta. Esto se debe a que la reacción empieza de manera inmediata, se libera gas en el interior de la esfera y la presión del fluido que compone la gota de agua baja drásticamente al ser desplazada por todo el gas.

Después de ser introducida por completo en la gota, el gas que emite la pastilla tiende a desplazarse hacia la superficie más cercana, donde las burbujas empiezan a acumularse. Las burbujas más pequeñas se fusionan para formar otras más grandes y, de tanto en tanto, alguna explota, deformando momentáneamente todo el sistema. Cuando la pastilla se ha disuelto, la estructura que se obtiene es siempre, más o menos, la misma: dos grandes burbujas de aire estables que mantienen deformada la gota de agua y que no explotan a menos que alguien las reviente.

Sólo por este vídeo han merecido la pena los 100 mil millones de dólares invertidos* en la ISS.

SIGUIENTE.

La polimerización explosiva de la nitroanilina. 


Como enseñan en el vídeo completo, esta es la reacción que se produce al calentar una mezcla de nitroanilina y ácido sulfúrico.

La nitroalinina es un compuesto de fórmula química C6H6N2O2 y usos variados: desde tintes y aditivos para carburantes a inhibidores de la corrosión y medicinas. Es tóxico, aunque sólo un poco: un ser humano estándar necesitaría,  administrada por vía oral, una dosis de 750 miligramos por cada kilo de masa corporal para tener un 50% de posibilidades de morir por su culpa. En total se necesitarían 60 gramos de polvo amarillento, por lo que más os vale buscaros una víctima a la que le guste muchísimo el curry.

La polimerización es el proceso mediante el cual las moléculas de un compuesto (normalmente líquido) se unen para formar largas cadenas enmarañadas y dar lugar a uno nuevo (normalmente sólido). Así se forman, por ejemplo, todos los plásticos de los que estás rodeado.

Volviendo a la animación y a la nitroalinina, echemos un vistazo a la composición del producto químico: C6H6N2O2. Esto significa que una molécula del material se compone de 6 átomos de carbono, otros 6 de hidrógeno, y 2 de nitrógeno y oxígeno, respectivamente. Esto es: un elemento sólido (carbono) , ligado a tres elementos en estado gaseoso, siempre y cuando se encuentren en condiciones de presión y temperatura normales, como las del vídeo.

Al reaccionar con el ácido sulfúrico, las moléculas de gas se separan del carbono y se recombinan con  el ácido y el aire para formar un humo espeso que se disipa en seguida. El carbono solitario que ha quedado atrás se deposita y es el principal componente de la columna negra y esponjosa al tacto que se forma durante la reacción. 


Y, ahora, vamos a ver lo que pasa al mezclar bromo y aluminio.



Esta reacción no tiene mucho secreto, solo es bastante espectacular.

Lo único que hay que explicar es que se libera una gran cantidad de calor mientras el bromo y el aluminio se combinan. Es una reacción exotérmica, lo que significa que produce calor o luz durante el proceso, o ambas en este caso. El efecto contrario sería una reacción endotérmica, que absorbe calor al producirse, pero eso suele ser bastante menos emocionante.

*Si entráis en el link, veréis que en el artículo aparece “100 billion”. Los americanos usan la palabra “billion” para referirse a nuestros “miles de millones”. Cada dos por tres aparecen errores en publicaciones supuestamente serias hablando de billones de dólares. Si no lo sabíais, y los números de algún artículo no os cuadran, tenedlo en cuenta al esparcir la historia.

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…