Todo es cuestión de química · el porqué de las formas, los colores, los cambios, la razón...

«Todoescuestióndequímica»nosacercaalmundodeestacienciadesdeunamiradacercanaydivulgativa.Siobservamosnuestroentornonoesdifícilpreguntarse cosas como: ¿de qué están hechas las cosas?, ¿cómo setransformanunascosasenotras?,¿porquésoncomoson?Este libronosdescribe,atravésdeejemploscotidianos,muchosconceptos,desdequéesunátomoounamolécula,hastacómofuncionaunacerillaounapila.Enélencontrarás explicaciones sencillas a temas complicados, con ilustracionesqueteayudaránaentenderloincomprensible.

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DeborahGarcíaBello

Todoescuestióndequímica…yotrasmaravillasdelatablaperiódica

ePubr1.0Un_Tal_Lucas19.09.16


DeborahGarcíaBello,2016

Digitaleditor:Un_Tal_LucasePubbaser1.2


ParaManu


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INTRODUCCIÓN

Unode los cometidosmásambiciososde la ciencia esdescribir elmundoquenosrodea, traducirlo a un lenguaje cotidiano. Esto puede parecer una obviedad, perorealmentellegaraesaconclusiónimplicahaberreflexionadosobreloquerealmenteofreceypretendelaciencia.

Decidíestudiarquímicaporquequeríaentenderelcomportamientodeluniverso,el porqué de las formas, los colores, los cambios, la razón verdadera. Por aquelentoncescreíaquelacienciadaríarespuestaatodasestascuestionesyquesabría,alfin,porquétodopareceestartanordenado,porquépodemoscatalogarloselementosque lo forman absolutamente todo en una simple tabla periódica, por qué unoselementos tienden a enlazarse preferentemente con otros…, quería encontrar unaexplicaciónsólida,algoque fueramásalláde reglas inconclusas,de tendencias sinrazónaparente,deequilibriosydesituacionesinexplicables.

Creía firmemente que la ciencia calmaríamis ansias de conocimiento, quemerevelaríalaVerdadyquecontestaríaalasgrandespreguntasfilosóficas.Pensabaquelas certezas que me proporcionaría la ciencia me permitirían vivir en paz, sinsentirmeamenazadaporlasdudas.YquecuandoestuvieraenposesióndelaVerdad,podría enseñársela a los demás. Les explicaría el porqué categórico del ordenquímico, larazónquesubyace tras laarmonía,con la tranquilidaddequien todo losabe.

Durantelacarrera,esosuniversosenminiaturaqueloformanabsolutamentetodosedespojarondesusropajesymefueronreveladosaldesnudo,consusdefectosysusvirtudes.Existíanunsinfíndemodeloscapacesdedescribirconprofundodetallelamateria,sucomportamientoysuapariencia,ytambiénexistíanunsinfíndecamposde investigación todavía por explorar. Prácticamente todos los campos estabanabiertos, preparados para ser corregidos y pulidos, pues la ciencia resultó no serabsoluta,sinoestarllenardecabossueltos.

Yopensabaquetodoaquelloquesesabíaenesemomentoeradefinitivo,peromeequivocaba, sólo podía considerarse definitivo «en ese momento». En su tiempopodría haber sido definitivo elmodelo atómico deDalton o incluso el flogisto.Latecnología era el límite del saber, pero en nuestra época los avances tecnológicosparecían tener respuesta para todo. No era así. Es cierto que los descubrimientoscientíficossesucedenaunavelocidadvertiginosaconrespectoacómosesucedíanenel pasado, pero pude ver que todavía quedabaun largo caminopor recorrer; que amedidaqueaprendemossobrealgosevanabriendonuevosfrentesdeconocimiento,


ylacienciasevavolviendocadavezmásinfinita.Peroesonuncameabrumó;porelcontrario,me animó a seguir leyendoy estudiandounavez terminada la carrera, aseguir construyendo sobre los cimientos firmes que había adquirido.A día de hoytodavíasientoquesóloconocemoslapuntadeliceberg.Yesoesmaravilloso.

Poco a poco me fui dando cuenta de que no podría contestar a las grandespreguntasdelavidasóloconlaciencia,yque,dehecholaciencianopretendetratarde dar respuesta a las cuestiones vitales. La ciencia no habla de la Verdad, enmayúsculas. La ciencia es cauta, y cuando escribe ese nombre lo hace con laprudenciadelasminúsculas.

Medicuentadequelapretensióndelacienciaesdescriptiva.Lacienciaofreceloscómos,peronopretendeahondarenlosporquésabsolutos.Tratamosdeconocercómosonlosátomos,cómoseenlazanunosconotros,cómoreaccionan;peronoporqué son como son, esa posible razón categórica queda fuera de los límites de laciencia,quizás,inclusofueradeloslímitesdenuestroentendimiento.

Lacienciaeselconocimientoorganizadoysistemáticorelativoalmundofísico.Esteconocimientohasidoadquiridoeneltiempocomoresultadodelesfuerzodeloshombresquehanhechousodelosprocedimientosfundamentales,laobservaciónylareflexiónrazonada.Desdesusinicioslacienciasehabasadoenlaobservacióndelosprocesostalycomosucedenenlanaturaleza,yendescribirlos lomásexactamenteposible. Después, al multiplicarse las observaciones, si se encuentran ciertasregularidades,estasdescripcionesseenunciancomoleyesypuedensergeneralizadasa fenómenos de similar naturaleza. Normalmente estas leyes también puedenexpresarsedeformamatemática.

Elusodelapalabraleynoimplicaquelosfenómenosnaturalesdebanobedeceralas leyes científicas tal y como los hombres entendemos las leyes civiles. Unamanzananocaedelárbolporquedebaobedecer laLeyde lagravitaciónuniversal,sinoqueestaleyhasidoestablecidaapartirdelaobservacióndelaatraccióndeloscuerpos,yportantoesextremadamenteprobablequeunamanzanasecaigadelárbole impacte contra el suelo. Las leyes existen únicamente en el pensamiento de loshombres, y no constituyen una explicación de la naturaleza, sino, tan sólo, unadescripción.

Un segundo avance en el conocimiento científico se basa en la formulación deexplicaciones más o menos sugestivas llamadas hipótesis y sobre las queposteriormentepuedenbasarselasleyes.Lashipótesispermitendeducirprediccionesque se comparancon loshechosobservadosy, si hayconcordancia, lahipótesis seaceptayseelevaateoría.

No obstante, el conocimiento científico no se limita a la mera observaciónocasional,sinoqueesasteoríasehipótesispermitenllevaracaboexperimentosafindeobtenerrespuestasmásrápidasyprecisasqueeliminenfalsasconcepcionesdelarealidad, que perfeccionen teorías y que descubran nuevos principios. Estemodusoperandi de la ciencia constituye elmétodo científico, el cual puede resumirse en


cincoetapas:1)acumulacióndehechos,2)generalizacióndeloshechosenleyes,3)formulación de hipótesis y teorías que expliquen los hechos y las leyes, 4)comparación de las deducciones que derivan de estas hipótesis y teorías con losresultados experimentales, y por último, 5) la predicción de nuevos hechos. Esteúltimoaspectoeselqueconstituyelaverdaderafuncióndelaespeculaciónteóricaaldar lugar, fundamentalmente, al avance continuo de nuestro conocimiento. Laquímica, como toda ciencia experimental, y enmayor grado que cualquier otra, sepresentabajoeldobleaspectodehechosydedoctrinas.Siloshechosobservadosnose sistematizan e interpretan a base de teorías, o si éstas no se confrontan con loshechos,esdecir,siloshechosylasteoríasdiscurrenindependientemente,loshechosllegan a formar tan sólo artes y oficios empíricos, y las doctrinas constituiríanelucubraciones carentes de realidad y sentido. Solamente el método científico escapazdeaunarycomplementar loshechoscon las teorías,dotandoa lamateriadeestudiodelsignificadodecienciaylaposibilidaddedesarrollarse.

Tratardecomprendercómoesloquenosrodeaeslaúnicaformadeempezaraentendertodolodemás,inclusoasabiendasdequeesetodoesinalcanzable.Esbellovivir con preguntas. Si la cienciame hubiese dado respuestas firmes y definitivas,hoyendíamispaseosnomeconmoverían,nomeharíandisfrutardelosdeliriosylossosiegos,podríasimplementesentarmeyesperar,contodoconcluido.Niloquieronilo necesito. Ahora sé que sólo quien cree vivir con certezas sobre las preguntasvitalesesunneciosentadoyalaespera.


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ELMUNDODELOPEQUEÑO

ELÁTOMOYLOSMODELOSATÓMICOS

Durantemiinfancia,losdomingosdeveranosolíairconmifamiliaaunaplaya.Mihermanoyyolallamábamoslaplayadelasarenasgordasporquesobreelmantodearena fina se sucedían cúmulosde arenagruesa.Recuerdoque siempre éramos losprimerosenllegar.Estábamosrodeadosdevegetaciónymontículosdetierranaranjaquehacíandeparapetoantecualquiersonidoquenofueseeldelabrisaydelasolasdelmar.

Eratantempranoqueelmarnosparecíatodavíademasiadobravoparanuestroscuerposdestemplados,asíquenosquedábamostendidossobrelastoallas:mispadresleyendolaprensa,ymihermanoyyojugandoconlaarena.Yosolíairabuscarunpuñado de arena gorda a la orilla y lo mantenía a resguardo en mi mano hastaregresaralatoalla.Allímerecostaba,dejandomiespaldaalsol,yabríaelpuño.Conlos dedos de la otra manomovía los granos de arena para verlos desde todos losángulos y descubría quenohabía ninguno igual a otro: en ese universominúsculocadapiedrecillaposeíaunaidentidadpropia.Lashabíapequeñasygrandes,algunasestaban erosionadas y otras no, podían ser suaves o ariscas, angulosas o planas,traslúcidas u opacas, pero lo realmente fascinante era la cantidad de colores quepodíanesconder:desdeunapequeñavetaverdequecruzabaunapiedrablancahastaunenredadovaricosoque teñíade rojounaamarilla.Habíapiedrasnegras,piedrasqueparecíangrises,peroquealentornarlosojosseveíanblancasconinfinitasmotasnegras,yotrasqueparecíanhojaldresdepurpurinaplateada.Losorprendenteesqueerantanminúsculasquealcaminarsobreellas,aladistanciaqueseparanuestrosojosdelsuelo,senosmostrabancomounmantodearenablancayhomogénea.Unmantoimpoluto que si se observaba con detenimiento, albergaba todo un universo enminiatura,unainmensabellezacontenidaenesaexpresiónmínimadeunapiedra.

Con el tiempo aprendí que esos pequeñísimos granos de arena estabancompuestosporpartículastodavíamásdiminutas.Pormuchoqueacercaseesaarenafina amis ojos, hasta casi tocar la palmademimano con la punta de la nariz, noconseguíavercadadetalle.Yesquecuantomásfinoesalgo,másdifícilnosresultaverlo.Somos incapacesdeobservarelpolvoqueseposasobre losmueblesdeunahabitación,novemosnisusmaticesnisuscolores,ysólopodemosobservarlaharinacomouncontinuoblancoypolvoriento, incapacesdedistinguir susgranos.Cuantomáspequeño,másinalcanzable.Aunasí,resultafácilsuponerquetodosesosmaticesdelmundodelascosasgrandescontinúanestandoahí,enelmundodelopequeño.


Sientrenuestros torpesojosyesosgranosdearenacolocamosunmicroscopio,podemoshacergrandelopequeño.Perohaycosasdeuntamañotodavíamenor,tantoquesondelordendelascosasquecomponennuestrospropiosojos.Nopodemosveralgoqueesinfinitamentepequeño,almenosnodelamismamaneraquevemoslosobjetos ampliados a través de una lupa, porque tanto la lente de esa lupa comonuestrosojosestánhechosdecosastanpequeñascomolasquequeremosobservar.

A esas pequeñas cosas que lo componen absolutamente todo, que lasconsideramos la parte más pequeña, la división última de cualquier elemento, lafracciónmínimaquepodemosconseguir,lasllamamosátomos.

Nopodemosverunátomo,nohaymicroscopiocapazdemostrarnoscómoesunátomo.Sehanhechomilesdeexperimentospara tratardedescubrircómoson.Loshemosirradiadoconluzdetodotipo,loshemoshechochocarunoscontraotros,ydeestamanerahemoslogradorepresentarnosunaideadecómoson,peronoloshemosvisto,nodelaformaenlaquevemostodolodemás.

Enfuncióndetodosesosexperimentossefueroncreandodiferentes ideassobrecómosonlosátomos,alasquellamamos«modelos»,porquenosonnifotografíasniimágenes reales que alguien haya podido tomar, sino representaciones de cómoimaginamosquesonlosátomos.

Hemos pasado de pensar que los átomos eran pequeñísimas esferas rígidas eindivisibles a llegar a la conclusión de que en realidad son partículas, un tantodifusas,queasuvezestánformadasporotraspartículastodavíamáspequeñas.Hoypor hoy parece que el universo de lo pequeño es inabarcable y que cuanto másreducimos la escala, más partículas van apareciendo; partículas que, a su vez,podemosdividir.

Sipensamosenlaarena,podemosimaginarnosqueesposiblemachacarla tantoque el polvo sea tan fino como un átomo, pero, en ese caso, se nos plantearíanalgunasdudas,comoporejemplo¿cómocogemosunúnicoátomo?Noexistenunaspinzas suficientementeprecisas.Lasuperficie sobre laquemachacaríamos laarenaestá a su vez compuesta de átomos, tan pequeños que los apreciamos como uncontinuo, como una superficie sólida y homogénea, ¿seríamos capaces de saber


dónde está ese átomo solitario que componía la arena y aislarlo? No podríamos,porque elmundo de lo pequeño, de lo tan pequeño, se vuelve invisible a nuestrosojos.

Laarenablancaestámayoritariamenteformadapormineraldesílice(SiO2).Unfinogranodearenaquequizá

noalcancelamasade1mg,contienemásde30000000000000000000átomos.

Cuando el sol comenzaba a ponerse en aquellas tardes de domingo en la playarecogíamos todas las cosas y nos íbamos a casa.Durante el tiempo que duraba eltrayectoencoche,aproximadamenteunahora,amihermanoyamínosgustabasacarlasmanosporlasventanillasysentircómolabrisalasgolpeaba.Alganarvelocidadla brisa se volvía viento, empujaba nuestras manos hacia atrás, revoleaba nuestropelo;podíamoscerrarunpocolamano,comosisujetásemosunapelotaysentirunaboladeairefríodeshacerseentrenuestrosdedos.Novemoselaire,noconlosojos,nocomovemos losgranosdearenade laplaya,perosabemosquenosempuja lasmanos, lo sentimos porque lo estamos tocando, porque nos acaricia la piel. No lovemos porque el aire está formado por cosasmuy pequeñas, tan pequeñas que sehaceninvisiblesanuestrosojos.Simiramosnuestrasmanos,sabemosqueentreellasy nuestros ojos hay un manto de aire que ocupa ese espacio, y a pesar de éstepodemosverconnitidezlasdobleces,loscoloresylosporosdenuestrapiel.Elairetambiénestá formadoporátomos, tanpequeñosquecuesta imaginarquerealmenteestánahí.

En aquella época sólo podía imaginar que la cosamás pequeña era como unamota de polvo infinitesimal. Ahora sé que a esa cosa indivisible y con identidadpropia la puedo llamar átomo. Puedo imaginar que el aire está formado por esosminúsculos átomos flotando, suficientemente separados entre sí como para dejarpasarlaluz,tansutilesqueparecequenopesan,quenoestán.Yencambio,sipiensoenunaenormepiedra,me la imagino formadapormillonesdeátomos fuertementeunidos, tan pegados que no dejan pasar ni un ápice de luz entre sí. Los imaginocompactos.

LOSPRIMEROSMODELOSATÓMICOS

HastaelsigloXIXsecreíaquetodoestabaformadoporunaspartículasminúsculas,indestructibles e indivisibles llamadas átomos, que podían estar suficientementeseparadasentresíyserinvisibles,comoenelcasodelaire,ofuertementeunidasycompactadas,tanpegadasquenodejaranpasarniunápicedeluz,comoenelcasode


unaenormepiedra.PeroafinalesdelsigloXVIII,elquímicoJohnDaltondescubrióquenotodoslos

átomos eran iguales: los átomos podían tener diferente identidad, diferentemasa ycomportamiento.Elairesediferenciadeunapiedranosóloporque launiónde losátomos que los conforman es distinta, sino porque la naturaleza misma de esosátomosestambiéndiferente.Aestosdiferentestiposdeátomoslosllamóelementosquímicos.

Es difícil imaginarse la materia compuesta por algo que no sean átomoscompactos,indivisibleseindestructibles,perocuandosecomenzóaestudiarcómolaelectricidad interfería con las cosas, cambió la forma de entender estas partículasminúsculasquelocomponentodo.

Laprimerasorpresafuedescubrir,en1897,quehabíaunaspartículasmuchomáspequeñasquelosátomosyqueformabanpartedeellos.Esdecir,quelosátomosnoeran indivisiblese indestructibles,sinoqueestabanformadosporpartículas todavíamáspequeñas.Estaspartículasdemenortamañoeranloselectrones,unaspartículasconcarganegativa.

En1904elcientíficobritánicoJosephJohnThomsondesarrollóunaprimeraideadecómoseríaunátomo,unprimermodeloatómicoqueconsiderabaquelosátomosestaban formados por partículasmás pequeñas. Según sus experimentos, Thomsonllegó a imaginarse los átomos como una esfera maciza positiva con partículasnegativas incrustadas llamadas electrones. Para justificar fenómenos como laelectricidad o el funcionamiento de los tubos de rayos catódicos (como los de losmonitoresdetelevisiónantiguos),Thomsonpropusoqueestoselectronesincrustadospodían entrar y salir del átomo, de manera que éste podía tener carga positiva onegativasegúnlacantidaddeelectronesquetuvieseincrustados,yqueloselectronespodíanviajardeunosátomosaotrosdandolugaraloqueconocemoscomocorrienteeléctrica.

En1910,ungrupodeinvestigadoresdirigidoporelquímiconeozelandésErnestRutherford realizó un experimento conocido como el experimento de la lámina deoroyconsiguióperfilarelmodeloyapropuestoporThomson.Laprimeravezquemeexplicaronesteexperimentomeimpresionólosimplequeparecíaylológicodesusinterpretaciones. El experimento consistía en dirigir un haz de partículas positivas,llamadas partículas alfa, sobre una lámina de oro muy fina, de sólo unos pocosátomosdegrosor.Estaspartículaspositivasseobteníandeunamuestraradiactivadepoloniocontenidaenunacajadeplomoprovistadeunapequeñaaberturaporlaquesólopodíasalirunhazdepartículasalfa.Éstas,alincidirsobrelaláminadeoro,laatravesabanyllegabanaunapantalladesulfurodezinc,dondequedabaregistradosuimpactocomosideunaplacafotográficasetratara.Trasestudiarlatrayectoriadelaspartículas alfa registradas en la pantalla, Rutherford observó que éstas secomportabandetresmanerasdiferentes:obienpasabanatravésdelaláminadeoroyllegaban a la pantalla como si nada les entorpeciese el camino, o bien chocaban


contra la lámina de oro y salían rebotadas, o bien al atravesar la lámina de oro sedesviabanlevementedesutrayectoriaoriginal.

SilosátomoshubiesensidoesasesferasmacizasqueproponíaThomson,habríasido imposible que las partículas alfa los atravesasen, con desviación o sin ella,porque se suponía que no había espacio vacío entre los átomos que conformabanaquellasólidaláminadeoro.AsíqueRutherfordpropusounmodeloatómiconuevo,una nueva idea de cómo eran los átomos, y fue tan revolucionaria que cambió laformadeinterpretarcómoeranlascosas.

ExperimentodeRutherford

Ensumodelolosátomosdejarondeversecomoalgocompactoypasaronasercomounaseriedepartículasminúsculas(entreellasloselectronesdeThomson)quesemovían unas con respecto a otras dejando huecos entre sí. Del experimento sededucíaqueteníaquehaberespaciolibre,huecosporlosquesecolabanlaspartículasalfa. Y ésa fue la gran revolución: descubrir que los átomos no son algo rígido ycompacto,sinoqueson,ensumayorparte,vacío.

SegúnelmodelopropuestoporRutherford,losátomosconstandedospartes:unnúcleo donde se concentra la carga positiva, los llamados protones; y una cortezadonde orbitan las partículas negativas, los electrones. Con este modelo se podíaexplicarquealgunaspartículasalfarebotasentraschocarcontraelnúcleo,queotraspasasendelargo,alnochocarcontranada,yotrassedesviasenporatracciónconloselectrones o por repulsión con el núcleo. Este modelo suele dibujarse como unaespeciede sistemasolar, enelqueelnúcleopositivo seríaelSol,y loselectrones,suficientementealejadosdelnúcleoyorbitandoasualrededor,seríanlosplanetas.


ModelodeRutherford

Elproblemadeestemodeloresidíaenelnúcleo,yaquesilascargasopuestasseatraen pero las que son iguales se repelen, entonces ¿cómo se explica que losprotonesdelnúcleonoserepelan?Larespuestapareceestarenlosneutrones,unaspartículas que fueron detectadas en 1932 por James Chadwick, un colaborador deRutherford.Losneutronessonpartículassincargaqueactúancomoelpegamentodelnúcleo.

Así que, en resumen, y teniendo en cuenta el descubrimiento de Chadwick, elmodelodelátomodeRutherfordestabaformadoporunnúcleoqueconteníaprotones(partículaspositivas)yneutrones(partículasneutras),alrededordelcualorbitabanloselectrones(partículasnegativas).Esta imagendelátomo,aunquenospuedaparecermásomenosfamiliar,enrealidadesmuydiferentealaideaintuitivaquetenemosdecómo son las cosas íntimamente. Puede resultar difícil imaginar que en realidad latintaquedescansasobreelpapeldeestaspáginas,deunospocosátomosdegrosor,esesencialmentevacío,yquelaspartículasquelacomponen,ademásdeestarseparadasentresí,sehallanenmovimiento,circulandounasalrededordelasotras.

HACIALOSMODELOSATÓMICOSMODERNOS

Coneltiempolatecnologíahaidoevolucionandoynoshapermitidollegarasabermáscosassobrecómosonestosátomospordentro.Noporqueloshayamospodidoverconunpotentemicroscopio,yaqueesosiguesiendoalgoimposible,perosínoshemos hecho una idea quizá más cercana a la realidad, una idea que podemosentender.

AefectosprácticoselmodeloatómicoactualessimilaralmodeloplanteadoporRutherford, si bien hemos descubierto otras cosas, como que los protones y los


neutronesestánformadosporpartículastodavíamáspequeñas,quellamamosquarks,yqueloselectronesnosemuevensiguiendoórbitasalrededordelnúcleo,talycomohacen los planetas alrededor del Sol. En realidad, aún no sabemos dónde seencuentranloselectronesencadamomentoynisiquierapareceposiblellegarasaberdóndeestán.

El llamado Principio de incertidumbre, algo que pertenece al campo la físicateórica, nos explica que cuando tratamos de observar algo tan pequeño como unelectrón, el mismo hecho de observarlo interfiere en su posición. Es como siestuviésemos a oscuras y tratásemos de averiguar dónde está una bola de billarlanzando otras bolas contra ella. En cuanto una de las bolas lanzadas impactasecontra la que queremos «ver», escucharíamos el choque, pero el impacto haríacambiarsuposicióninicial.

Esto es parecido a lo que pasa con las cosas pequeñas, que hasta la luz queusamosparaverlas interfiereylascambiadesitio.Laluzseríacomoesasbolasdebillar que lanzamos, que tienen suficiente energía como para chocar contra loselectronesdelosátomosycambiarlosdesitio,ycomonopodemosveralgosinolopodemosiluminar,loúnicoquehemospodidohacerhastaelmomentoesestablecerunaszonasdondelaprobabilidaddequeesténestoselectronesparecemayor.Aesaszonaslashemosllamadoorbitales.

Esos orbitales donde se encuentran los electrones son fundamentales paraentendercómoseenlazanunosátomosconotros,yaqueellorepercuteencómosonlascosasagranescala.Poresosesueledecirquealosquímicossólonosinteresanlos electrones, porque a fin de cuentas son los responsables de que los átomos seunan,ydequetrasunirsemuestrendiferentesformasycolores,dandolugaratodoloquenosrodea.

Esosátomos,quesonesencialmentevacíoyqueestáncompuestosporpartículasen movimiento que ocupan posiciones indefinidas, son los que lo forman todo.Formanlosgranosdearenadelaplaya,ysuformadeenlazarseunosconotroseslarazónporlaquelosgranossondeuncolordeterminado,larazóndequeseanmásomenossuaves.Tambiénformanelaire,eseairequenosacariciaynosempuja,quesentimosperoquenopodemosver.Ytambiénnuestrasmanos,nuestrapielynuestroaliento.Todo,absolutamentetodoloquenosrodea,estáformadoporátomos,yesosátomos son como esas arenas gordas que observadas desde cierta distancia se nosmuestrancomounmantohomogéneoylustroso.Apesardeloquepuedaparecerasimplevista, la intimidadde todo loquenos rodeaestávibrando,yesmás«nada»que«algo».Hastanosotrosmismossomosese«casinada»vibrante.


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LAPERFECCIÓNDETRÁSDELCAOSAPARENTE

LATABLAPERIÓDICA

Norecuerdoexactamentecuándofue,perohacemuchotiempolleguéalaconclusiónde que todas las cosas que repercutían en mi vida y que escapaban a mi controlsucedíanporalgunarazón.Supongoqueeloptimismoquemimadremecontagiabamehizocreerqueesasupuestarazóncósmicaquegobernabamividaerabondadosaconmigo,yque,inclusocuandotodoparecíahaberperdidoelequilibrio,conelpasodeltiempovolveríaaencontrarlo.

Estaideaenprincipioinfantilmehaacompañadoalolargodetodamividayesque la ciencia, sin pretenderlo, la ha ido fortaleciendo. Me explico. Una de lasrazonesquemellevóaestudiarcienciaesquecuantomássabíasobrelascosas,sobrecómoestabanhechas,cómosetransformabanunasenotras,cómomanteníanentresírelacionesdesimetría…másperfectomeparecíaeluniverso.Todosesossecretosseiban revelando antemí paramostrarme la perfección que se esconde ante el caosaparente.Lo cierto es queunavezquedescubres el orden internode las pequeñaspiezasqueconformaneluniverso,unavezquedescubressuarmoníaysubelleza,yanadapuedeescaparsedeesasensación,porqueesaplenitudloinundatodo.

Todonuestrouniverso,eluniversodelascosas,puededescribirseconunatabla.Vivir a sabiendas de que todo lo que vemos está formado por unas pequeñaspartículas llamadas átomos, y que éstos, a su vez,mantienen entre sí una relaciónperiódicasencilla,quelospodemosagruparatodosellosenunatablaquenoocupamásdeunacuartilla,esdescubrirquehayunordensubyacenteentodaslascosas.

LAHISTORIADELATABLAPERIÓDICA

Lahistoriadelatablaperiódicacomienzaalmismotiempoquesurgeelconceptodeátomo. El átomo, como bloque básico e indivisible que compone la materia deluniversoya había sidopostuladopor la escuela atomista en laAntiguaGrecia, sinembargo, no fue valorado por los científicos hasta el siglo XIX, ya que sólo seconsiderabaunaideasinbaseexperimentalnipruebasquelamantuviesen.Apesardeello, la idea de que la materia estaba constituida por elementos individuales eindivisibles,aunquetodavíanotuviesennombre,vienetodavíademásatrás,yaquehabíaunaseriedesustanciasqueseconsiderabanpuras,que,apesardesersometidasa condiciones extremas, mantenían su identidad. Así surgió la idea de elemento


químico.

Seconsideraelementoquímicoatodasustanciaformadaporunsolotipodeátomo.

Elprimerelementoquímicoextraídoyelaboradoporelhombreseestimaquefueelcobre,yaquesudescubrimientodatadelaño9000a.C.Alprincipioelcobreseobtenía como metal puro, ya que se encuentra libre en la naturaleza, pero luegocomenzó a extraerse a partir de la fundición deminerales que lo contenían, comomalaquitaoalgunoscarbonatos.Esunode losmaterialesmás importantespara lossereshumanosentodalaEdaddelCobreylaEdaddelBronce—elbronceconsisteenunaaleación,unamezclademetales,decobreyestaño—.Ademásdeparausosornamentales,ambosmaterialesseutilizaronparafabricarherramientasresistentesalacorrosión.

Elsiguienteelementoquímicoidentificadocomotalfueeloro,queeselqueseencuentra con más facilidad de forma nativa, es decir, sin formar parte de otrosminerales.Seestimaquefuedescubiertoantesdelaño6000a.C.yqueseutilizabaesencialmente en joyería y decoración, ya que es un metal demasiado dúctil ymaleable que no servía para fabricar herramientas. Su escasez, su color amarillocaracterísticoysubrilloloconvirtieronenunmaterialesotéricoalqueleatribuyeronpropiedades curativas.Pero el oro realmente es unmetal prácticamente inalterable,quenoreaccionaantecasinadayqueporsísolonotienepropiedadescurativas.

Conelpasodeltiemposefueronidentificandomáselementosquímicoscomolaplata,elplomoo,incluso,elhierro,yaquesehallaronenEgiptounascuentashechascon este material procedente de meteoritos que datan del año 4000 a. C. Eldescubrimientode la fundicióndelhierrocondujoa lapredominanciadesuusoenherramientasyarmas,loquediolugaraliniciodelaEdaddelHierro.

Pero todosestosdescubrimientosnoeran tales,no se sabíaconcerteza si estassustanciaspurasestabanformadasporunsolotipodeátomo.Nosesupohastasiglosdespuésque,efectivamente,estosmetaleseranelementosquímicos.

Losavances tecnológicos se fueron sucediendo,yconellos la identificacióndenuevos elementos químicos, hasta el apogeo de mediados del siglo XIX, donde sellegaron a identificar hasta 60 elementos químicos de los 92 que a día de hoysabemosquepodemosencontrarenlanaturaleza.

El hecho de ir conociendo cada vez más elementos químicos dio lugar a unaintención compartida por una gran parte de los científicos de la época: había quelograrestableceralgunarelaciónentreellos,algúntipodeorden.Habíaqueclasificartodosestoselementosquímicosy,apartirdeesaclasificación,intentarsacaralgunaconclusiónmáselevada.

Laideadeencontraralgúntipodeorden,ciertamanifestacióndedivinidad,eralamotivaciónsubyacente.Entendercómoson lascosasy tratardebuscarsus razones


másíntimas,lleguemosonoaentenderlasentodasuinmensidad,siemprehasidoelmotordelaciencia.

Comoyahemosvisto,aprincipiosdelsigloXIX,Dalton,aquienseleatribuyeelprimermodelo atómico, empezó a estudiar cómo unos átomos se combinaban conotros.Estodiolugaraloqueseconocecomomoléculas.

Lasmoléculassonagregadosdeátomos,ysuspropiedadessondiferentesalasdelosátomosquelas

conformanporseparado.

Sesabíaenaquelentoncesqueelhidrógenoeraelelementoquímicomásligeroconocido,yaqueparaunmismovolumendediferentesgases,eraelquemenosmasatenía.Daltonempezóaestudiarlasreaccionesdelhidrógeno,esdecir,cómoseuníaaotrosátomosyenquéproporcióndemasaslohacía.

Daltonestableciólamasadelhidrógenocomounidaddemedida,ymidióelrestode los elementos químicos en relación con éste. A partir de estas investigaciones,Daltonpudodeterminarlaideadelamasaatómicarelativa,opesoatómico,comolollamó él.Aunque a día de hoy sabemos que estemétodo no era del todo exacto ycondujo a algunos errores, supuso una formamuy práctica y bastante acertada deordenarloselementosquímicosconocidosenordencrecientedepesoatómico.

Asimplevistaesalistadeelementosquímicoserasencillamenteeso,unalistadeelementosclasificadosporordendemasacrecientequenocumplíalasexpectativas,yaquenorevelabanadarealmentesignificativoalleerla.Quizánoeraéseelcriterioparaordenarloselementosquímicos,puestoquesepensabaqueenelloshabíaalgomisterioso y que albergaban algún secreto casi divino, algún tipo de simetría, dearmoníaodebelleza.

DATOCURIOSO

Laprimeravezquesedescubrióunelementoquímicoyseidentificócomotalfueel fósforo.El fósforo,antiguonombredelplanetaVenus, fuedescubiertoporelalquimistaalemánHennigBrandten1669mientrasbuscabalapiedrafilosofal.Lapiedrafilosofalesunasustanciaalquímicalegendariaquesediceque es capaz de convertir cualquier metal en oro o plata. Ocasionalmente,tambiénsecreíaqueeraunelixirdelavida.LoquehizoBrandtfuedestilaruna mezcla de orina y arena mientras buscaba esa piedra filosofal, y alevaporar la urea obtuvo unmaterial blanco que brillaba en la oscuridad yardíaconuna llamabrillante.Había identificadoel fósforo.Desdeentonces,las sustancias que brillan en la oscuridad sin emitir calor se las llamafosforescentes.


Hacia 1817, el químico alemán JohannWolfgangDöbereiner descubrió que lanaturaleza podía haber organizado los elementos químicos que la componen entríadas—gruposdetreselementosquímicos—quemanteníanentresíunarelacióndepropiedades,ycuyospesosatómicosserelacionabanunosconotrosatravésdeunasencillarelaciónmatemática.Consiguióorganizardeestamanerahastaveintetríadas.Loquehizofueagruparelementosquímicosquereaccionabanigual,queseuníanalmismo tipo de elementos químicos y en la misma proporción, es decir, quepresentabanlasmismaspropiedades;yestassimilitudesparecíandarsedetresentres.Era tan evidente, que hasta la media aritmética entre el peso atómico del primerelemento químico y el tercero daba como resultado el peso atómico del segundoelementoquímicode la tríada.Podíahaberse tratadodeunasimplecoincidencia,oquizá las tríadas escondían una armonía mayor y extrapolable al resto de loselementos químicos como conjunto. Pero a medida que se intentaban ordenar loselementos más pesados, agruparlos de tres en tres resultaba forzado y pococoncluyente.

Después deDöbereiner otros químicos buscaron formas alternativas de ordenarloselementosquímicos,tratarondeencontraralgomásquepequeñasseriesdetres,algomásglobal,algúnordenmásalládeesospequeñosórdenesaislados.

TornillotelúricodeChancourtois

En1862elgeólogofrancésAlexandre-ÉmileBéguyerdeChancourtoisconstruyóunahélicedepapel,en laqueestabanordenadosporpesosatómicos loselementosquímicos conocidos, enrollada sobre un cilindro vertical, y al hacer coincidirelementosquímicossimilaressobrelamismageneratrizseapreciabaqueelrestodelas generatrices surgidas también mostraba relación entre los elementos químicosunidos, lo que claramente indicaba una cierta periodicidad. A esta clasificacióngeneral se la conoce como tornillo telúrico de Chancourtois, y es considerado el


primer intento de establecer un orden químico global entre todos los elementosquímicosquehabíansidodescubiertoshastalafecha.Apesardelaparenteéxitoydelabellezadeestetornillotelúrico,sóloeraprecisoparaelementosquímicosligeros,yapartirdeahíeltornillocarecíadearmoníayperiodicidad.

DosañosdespuéselquímicoinglésJohnAlexanderReinaNewlands, juntoconChancourtois, observó que al ordenar los elementos químicos demanera crecientesegún sus pesos atómicos (prescindiendo del hidrógeno y también de los gasesnobles, que no habían sido descubiertos), el octavo elemento químico a partir decualquier otro tenía unas propiedades muy similares al primero. A estedescubrimientoNewlandsledioelnombredeLeydelasoctavas,yaquequeríaponerdemanifiestoqueexistíaalgúntipoderelaciónentrelanaturalezadeloselementosquímicosylaescaladelasnotasmusicales.Esmuytentadorpensarqueunartificiocreadoporelhombrecomoeslamúsica,basándoseengranmedidaenlaintuicióndebelleza,podíaesconderlecturasmásprofundas.Labellezaíntimadelascosas,delosátomosqueformantodaslascosas,podíahabersemanifestadoatravésdelamúsica.

Lamentablementehuboqueadmitirqueloscriteriosestéticosdelhombre,delosque somos conscientes en granmedida, como la escala de las notasmusicales, nodabacabidaatodosloselementosquímicos.LaLeydelasoctavassequedabacorta,pues a partir del elemento químico calcio la periodicidad de las octavas sedesvanecía.

En 1869 ya se conocían 63 elementos químicos, y el químico ruso DmitriIvánovichMendeléiev publicó su primeraTabla periódica, en la que ordenó estoselementossegúnlosvalorescrecientesdesuspesosatómicosenseriesverticales,demodo que las filas horizontales contienen elementos químicos semejantes en suspropiedades, que también están organizados en orden creciente de sus pesosatómicos.

LeydelasoctavasdeNewlands


LospesosatómicosqueempleóMendeléievfueroncorregidosposteriormenteporel químico italiano Stanislao Cannizzaro. Éste había encontrado que los pesosatómicos de los elementos en las moléculas de un compuesto volátil podíancalcularse aplicando el Principio de Avogadro relativo a los gases —los pesosmolecularesdegasesdistintosocupanvolúmenes igualesa lamisma temperaturaypresión—, y que en el caso de un compuesto volátil con una densidad de vapordesconocida,lospesosatómicospuedencalcularseapartirdelcalorespecífico.

Comosideunsueñoreveladorsetratase,Mendeléievhabíacomprendidoquealrepresentarasíloselementosquímicossuspropiedadestambiénserepetíansiguiendouna serie de intervalos periódicos. Por esta razón llamó a su descubrimientoTablaperiódicadeloselementosquímicos.

DATOCURIOSO

Mendeléiev predijo la existencia del elemento químico situado entre elaluminio y el indio al que llamó eka-aluminio (el prefijo eka procede delsánscritoysignificauno,loqueindicabalaposiciónconrespectoalelementoanterior), y la del ubicado entre el silicio y el estaño, al quedenominó eka-silicio, y lomismo ocurrió con el eka-boro y el eka-manganeso.Además, seatrevióadarlespesoatómicoyadescribirsuspropiedadesfísicas,comoporejemploladensidad.

En1875elfrancésLecoqdeBoisbaudranencontróeleka-aluminioylollamógalio, y sus propiedades así como su peso atómico coincidían con lasprediccionesdeMendeléiev;en1879eleka-borofuedescubiertoporelsuecoNilson, que lo llamó escandio; en 1886 el alemánWinkler encontró al eka-silicio y lo llamó germanio; el eka-manganeso, ahora llamado tecnecio, fueaisladoporCarloPerrieryEmilioSegrèen1937,muchodespuésdelamuertede Mendeléiev. Así que tras el descubrimiento del galio, el escandio y elgermanio ya nadie podía dudar de la capacidad predictiva de la tablaperiódica.

EnestaprimeratablaperiódicapublicadallamalaatenciónlacuidadosarevisióndelospesosatómicosqueMendeléievhabíahecho,delosquellegóacorregirhasta28. Además de los 63 elementos químicos, incluyó otros cuatro a los que asignópesos atómicos y cuyo nombre aparecía representado todavía con un signo deinterrogación,yaqueaúnnohabíansidodescubiertos.

Algunospesosatómicosdeelementosquímicosnoencajaban,yesporelloporloque Mendeléiev, con suma arrogancia, sugería que los científicos que los habíancalculadohabíancometidoalgúntipodeerror.Suosadíaibamásallácuandodejabahuecosensutablaperiódicaalnoencontrarunelementoqueseacomodaseasuleyy,


además,pronosticabaqueesoselementosquímicosacabaríansiendodescubiertosycompletaríanlatablaperiódica.

Apesardelascorreccionesdelospesosatómicos,algunoselementosquímicosdela tabla periódica no seguían el orden creciente de pesos atómicos y era precisointercambiarlos de posición. En las parejas argón-potasio, cobalto-níquel y teluro-yodoelprimerelementoquímicoteníamayorpesoatómicoqueelsegundo,ynosetratabadeunerrorenlamedida.Lasoluciónaesteescolloparecíacomplicada.

Mientras tanto, se descubrieron los gases nobles, y al principioMendeléiev seresistió a incluirlos en su tabla periódica, puesto que esos elementos químicos noreaccionabanconnadani seuníanaotroselementosquímicos.Finalmentecedióyloscolocóatodosenunnuevogrupodelatablaperiódica,elgrupocero.

Mendeléiev tampoco supo acomodar inicialmente los elementos químicos quecomponen la serie de las llamadas tierras raras, y tuvo que ser su colaboradorBraunerquienlesencontraseubicaciónalpiedelatablaperiódica.LoquenollegóaverMendeléievfueresueltoelproblemadelosparesdeelementosquímicosquenoseguíanelordencrecientedepesoatómico,puestoquefallecióen1907yhasta1913nosedioaconocerconmásprofundidadlanaturalezadelosátomos.

Como hemos dicho, en 1910 Rutherford planteaba su modelo atómico, dondeafirmaba que los átomos estaban formados por un núcleo central positivo, y a sualrededor orbitaban las partículas negativas denominadas electrones. En 1913 elquímicoinglésHenryGwynJeffreysMoseleyrealizóunaseriedeexperimentosparaestudiar el núcleo de los átomos que consistieron en bombardear los elementosquímicos con rayos catódicos. Con estos experimentos Moseley observó que loselementos emitían rayosX, y que la energía de estos rayosX era proporcional alpuesto que ocupaban estos elementos en la tabla periódica deMendeléiev, lo quehacía pensar que este ordenno era casual, sino un reflejo de alguna propiedaddelnúcleodelosátomos.

Aesapropiedadselallamónúmeroatómico,conloquesepodíaafirmarqueloselementos de la tabla periódica efectivamente estaban ordenados en función delnúmero atómico —que se representa con la letra Z— y no de su peso u otraspropiedadesestudiadasporMendeléiev.

Sinos fijamosen la tablaperiódicaactual (ver)quecuentahoyendíacon115elementosquímicos,encontramosunnúmeroen lapartesuperiordecadaelementoquímico,queeselnúmeroatómico, y se correspondecon la cantidaddepartículaspositivas que hay en el núcleo atómico. A esas partículas positivas las llamamosprotones.Así,unátomodepotasio(símboloK)tendrá19protonesensunúcleo,ysituviese un protón más, ya no sería potasio, sino calcio (símbolo Ca), que es elelementoquímicoqueposee20protones.


Lacantidaddeprotonesquetieneunátomodeunelementoquímicosellamanúmeroatómico(Z).Latabla

periódicaactualseconstruyeordenandotodosloselementosenordencrecientedenúmeroatómico.

Sinsaberlo,Mendeléievhabíaordenadotodosloselementosquímicosenfunciónde su número atómico creciente, magnitud que no se conocía en aquel entonces,dejando huecos donde todavía no se habían identificado los elementos químicoscorrespondientes con el número atómico de ese lugar de la tabla periódica. Estotambiéndabarespuestaalaincógnitadeporquéhabíaalgunoselementosquímicosque parecían estar colocados al revés con respecto a su peso atómico, y es que sunúmeroatómicocrecientesíseguíaelordenqueMendeléievhabíapredicho.

DATOCURIOSO

SinosfijamosenlaabundanciadecadaelementoquímicoenlaTierra,vemosque,redondeando,el47%esoxígeno,el28%essilicio,el8%esaluminio,el5% es hierro, el 4% es calcio, el 3% es sodio, el 3% es potasio, el 2% esmagnesioyelrestodeloselementosquímicosestánpordebajodel1%.Noesqueesoselementostanescasosnoseanimportantes.Dehecho,algunosdeellossonindispensablesparalavida,comoporejemploelnitrógeno,elfósforoo,elmásimportantedetodos,elcarbono.

Que actualmente haya 115 elementos químicos reconocidos significa que hayelementosquímicoscon1protón,con2,con3,con4…asíhasta115.Deesos115elementos químicos, sólo 92 los encontramos en la naturaleza, el resto han sidosintetizados artificialmente para su estudio.Estoquiere decir que estos 92 tiposdeátomossonlosúnicoselementosquímicosquecomponenabsolutamentetodoloqueconocemos.Todoestáformadopor92tiposdeátomos.Laspiedras,elagua,elaire,las plantas, nuestra piel, nuestros ojos, nuestros huesos, nuestro aliento. Y estosátomos,asuvez,sóloestánhechosdeprotones,neutronesyelectronesendiferenteproporción.Sólotrespartículasquecombinadasentresídanlugaratodoloquenosrodea.

Portodoestonopuedomásquemaravillarmealcontemplarunatablaperiódica,porquetodoloquenosrodea,lanaturalezadetodo,laspropiedadesdecadaelementoquímico pueden leerse en esa tabla periódica.Haymuchamás información en esasencillatabladelaqueaparenta.

Mendeléiev se fue de este mundo sin saber que su tabla realmente seguía unordeninesperado,unordenqueteníaqueverconelnúmerodeprotones,einclusoadíadehoysabemosqueofrece información todavíamás importante.Seempeñóen


buscar el orden a pesar del caos aparente. Creyó, quizás infantilmente, que todosucedía por una especie de razón cósmica; que los huecos de su conjetura se iríanrellenandoconconocimiento.Yasífue.


3

UNMISTERIODIGNODEPELÍCULA

LATABLAPERIÓDICASEAVANZAENELTIEMPO

Amedidaquefuiampliandomisconocimientosdequímicasereforzómásenmílaidea de que todo lo aprendido aparece escondido en la tabla periódica, inclusoconceptos que fueron surgiendo después podían adaptarse perfectamente y sindemasiado esfuerzo a aquella sencilla clasificación de elementos químicos. Cosasaparentementetancomplejascomolosmodelosatómicosmásmodernossucumbenalencantodelatablaperiódica.

Enmiopinión,unode losmisteriosmás fascinantesde lacienciaeselvínculoentrelosmodelosatómicosmásmodernosysuapariciónestelarenlatablaperiódicacomosiuntelóndeterciopeloseelevaseparamostrarlos.Fuecomosielguionistadealguna de esas insólitas películas de suspense que tanto me gustaban en laadolescenciahubiesereescritolosrenglonesdelatablaperiódica,paradotarladeunfinal redondo, de esos que vuelven al principio y terminan atando todos los cabossueltos.

Esahistoriacomienzaconlaescenadeunprimerplanodelatablaperiódica.Loque no sabemos es si esa escena se corresponde con el principio o el final de lahistoria. Acto seguido, aparecen Rutherford y su séquito de investigadores, aprincipiosdelsigloXX,rendidosanteunmodeloatómicosinsentido,quenopodíandefenderdurantemástiempoantelacomunidadcientífica.

ElprincipalinconvenientedelmodeloatómicodeRutherforderaqueproponíaunátomo teóricamente inestable. Según este modelo los electrones giran en órbitascircularesalrededordelnúcleo,perolafísicatradicionalyahabíademostradoqueunacargaeléctricagiratoriatendríaqueestaremitiendoenergíaconstantementeenformadeondascaloríficasoluminosas,yque,además,sureservaenergéticanopuedeserilimitada, ha de llegar un momento en que se agote. En ese momento el electróncaería sobre el núcleo, atraído por él, y, por tanto, toda lamateria del universo seaniquilaría,almenostalycomolaconocemos.

De manera que como todas las teorías científicas deben estar de acuerdo contodosloshechosexperimentales,ysiaparecennuevoshechosofenómenosqueunateoría no puede explicar, nos vemos obligados a sustituirla, hubo quemodificar elmodelodeRutherford.Sinembargo,entodoslosmodelosposterioresseconservalaideadelnúcleo,esazonacentraldelátomo,dedimensionesinsignificantes,dondeseencuentraconcentradalacargapositivayprácticamentetodasumasa.


ELMODELOATÓMICODEBOHR

Asíque,prescindiendoengranpartedelafísicaclásica,elfísicodanésNielsHenrikDavidBohrdesarrollóunnuevomodelodeátomoparadarleordenyestabilidadalmodelodeRutherfordbasándoseen la llamadaTeoríade loscuantos.LaTeoríadelos cuantos introduce la ideadediscontinuidad aplicada a la energía.De lamismaforma que en su día Dalton propuso que la materia era discontinua, que estabaformada por átomos, y que en ningún fenómeno químico podía intervenir unacantidaddemateriainferioraunátomo,tambiénhayunamínimacantidaddeenergíaque sepuede intercambiar, y a esa cantidadmínimade energía se la llamacuanto,algoasícomopaquetesdeenergíaindivisibles.

Cualquiercantidaddeenergíaqueseemiteoabsorbehadeserunnúmeroenterode cuantos. Aparecen así, en esta teoría, números enteros que se llaman númeroscuánticos, y a partir de ella se desarrolló lo que hoy en día conocemos comoMecánicacuántica.

A esos cuantos de energía, como semanifiestan en forma de ondas (radiaciónultravioleta,rayosX,etc.)tambiénselosllamafotones(quesignifica«luz»).

EnelmodeloatómicodeRutherfordloselectronesgiranalrededordelnúcleoenórbitasdeunradiocualquiera,acualquierdistanciadelnúcleo.EnelmodeloatómicodeBohr, en cambio, haciendo uso de la Teoría de los cuantos, los electrones sólogiranenciertasórbitaspermitidasderadiosdeterminados,yaquesumovimientoocambiodeposiciónsólopuederelacionarseconunacantidadenteradecuantos:paraque un electrón cambie de órbita debe «pagar» con cuantos de energía esatransacción,asíquenotodosloscambiosestánenergéticamentepermitidos.

DATOCURIOSO

En física moderna, el fotón es la partícula elemental responsable de lasmanifestacionescuánticasdelelectromagnetismo.Eslapartículaportadoradetodaslasformasderadiaciónelectromagnética,incluyendolosrayosgamma,losrayosX,laluzultravioleta,laluzvisible,laluzinfrarroja,lasmicroondasy las ondas de radio. El fotón no tiene masa y viaja en el vacío con unavelocidad constante e insuperable, la velocidad de la luz. Presenta tantopropiedadescorpusculares(comosituviesemasa)comoondulatorias,yaesadoble identidad la llamamosdualidadonda-corpúsculo.El fotónsecomportacomounaondaenfenómenoscomolarefracciónquetienelugarenunalenteo en la cancelación por interferencia destructiva de ondas reflejadas; sinembargo,secomportacomounapartículacuando interactúacon lamateria


paratransferirunacantidadfijadeenergía,comosichocasecontraella.

Ordenando las órbitas en las que giran los electrones desde lamás próxima alnúcleodelátomohastalamásalejadadeélobtenemoslosnúmerosenteros1,2,3,4… que denotan lo que se llama número cuántico principal, n. En la órbita máscercanaalnúcleo,laórbitan=1,laenergíaesmínima,yamedidaquenosalejamosdelnúcleoenlasórbitassucesivas,laenergíavacreciendo.Estosetraduceenqueloselectronesqueestánenórbitasmáscercanasalnúcleosonmásestablesynotiendenacambiardeposición,mientrasqueloselectronesmásexternossonmásinestablesypuedensufrircambios.

ModeloatómicodeBohr

Cadaunade estas órbitas esestacionaria, es decir, que un electrón sólo puedeestarenunaórbitaconcreta,n=1,n=2,n=3,etc.,peroesimposiblequeestéocupandoposiciones intermedias entre órbitas: o está en una órbita o en otra, pero no puedepermanecerenmediodelasórbitas.Elelectrónocirculaporunacarreteraoporladeal lado, peronuncapuede ir circulandopor lamediana.A esas órbitas por las quetienepermitidocirculartambiénlasllamamosnivelesenergéticos.

Si irradiamos una muestra de átomos con luz o calor, los electrones de esosátomos absorberán la energía de esa radiación y la emplearán, si es suficiente, en«pagar»parasituarseenórbitassuperiores.Peroencuantodejamosdedarlesenergía,estoselectronesvuelvenasuórbitadepartida.Cuandoretornanlohacenemitiendoenergía,devuelvenlacantidadquehayan«pagado»,emitiendounacantidadconcretade cuantos. Según esa cantidad de cuantos emitida podemos determinar cuántasórbitastieneeseátomoenconcretoyentrequénivelesenergéticosseprodujeronlostránsitosdeloselectrones.

Si, por ejemplo, la fuente de radiación fuese una llama de gas en la que se haintroducido un metal, la llama adquiere el color característico del metalincandescente. Estos colores nos permiten determinar de qué elemento se trata, ya


quecadacolorsecorrespondeconunacantidaddeenergía.Encambio,silafuentedeluz es una lámpara que contiene gas helio, y a través de ella se hace pasar unadescargaeléctrica,losátomosdehelioabsorbenenergíaqueluegoemitenenformadeuna luzque en realidad es unamezcla de colores.Si la luzque emiten sehacepasar a través de una rendija estrecha y después se dispersa mediante un prisma,podemosdetectar losdiferentescoloresquecomponenesaluzyregistrarlosenunapelículafotográficaparaanalizarlos.Aeseconjuntodelíneasdecoloresquequedanregistradasenlapelículafotográficalallamamosespectrodeemisión.Éstevendríaaserlahuelladactilardeloselementos,yaquecadaunodeellosproduciráunnúmeroconcreto de líneas de unos colores determinados. Viendo un espectro de emisiónpodemosidentificaraquéelementodelatablaperiódicacorresponde.

ElmodeloatómicodeBohrparecíaadaptarsealosespectrosatómicos,cosaquenohacíaelmodelodeRutherford,peroamedidaqueseusaronmodelosespectralesdemayor resolución, sedescubrióquealgunas líneasdecolorde losespectrosqueparecíansencillasenrealidadestabanformadaspordosotreslíneasmuyjuntas,losdobletesylostripletes.EsounidoalamalapredicciónqueelmodelodeBohrhacíasobre los átomos con muchos electrones, animó al físico alemán Sommerfield,discípulodeBohr,aproponeren1915unaampliaciónalmodelodeBohr.

Espectrodeemisión

La primera modificación consistió en admitir que las órbitas, en cada nivel,podíansercircularesoelípticas,yqueentonceselelectrónpodíasufrirvariacionesenergéticassegúnlaformadelaórbita,oloqueeslomismo,queencadaniveldeenergíahayunaseriedesubniveles.

De hecho, la cantidad de subniveles coincidía con el número cuántico quedesignabalaórbita:asíenn=1sólohayunsubnivel,enn=2haydossubniveles,enn=3haytressubniveles,etc.,yaesossubnivelesselesidentificaconlasletrass,p,dyf,queprocedendelosnombresinglesesdeesaslíneasespectrales,sharp,principal,


diffuseyfundamental.Asíenelniveln=1hayunsubnivels;enelniveln=2haydossubniveles,unsyunp;enelniveln=3haytressubniveles,uns,unpyund,yasísucesivamente.

ELMODELOATÓMICOACTUAL

En el modelo atómico actual se ha conservado la idea de que, efectivamente, losátomostienendiferentesnivelesdeenergíadondesecolocanloselectrones,asícomolaideadequeelsaltodeunelectróndeunnivelmásalejadodelnúcleohaciaotromás cercano al núcleo da lugar a la emisión de un fotón o cuanto de energía.Lasideasactualessobrecómosonlosátomossonmáscomplejas.Losfísicosmodernospiensanqueesimposiblelocalizarconprecisiónalelectrónenunpuntoconcreto,yquetampocopodemosconocersutrayectoria,asíquenosepuedehablardeórbitaselípticasocirculares,sólodelaprobabilidaddequeunelectrónseencuentreenunadeterminadaregión.

Si pensamos, por ejemplo, en que hacemos muchos disparos sobre un mismoblanco,si somosbuenos tiradores, todos los impactosseencontraránenuna regiónpróxima al centro de la diana. Si hacemos un único disparo después, es imposibledeterminarenquéposiciónexactaacabarálabala,peroenvistadelasexperienciasanteriorespodríamosafirmarquehayunagranprobabilidaddequeelnuevoimpactoseencuentredentrodelcírculoqueencierratodoslosimpactosanteriores.

De un modo análogo el físico austríaco Erwin Rudolf Josef AlexanderSchrödingerfundólasbasesdelaMecánicaondulatoriaquepermitierondeterminaresas regiones alrededor del núcleo de los átomos en las que la probabilidad deencontrar los electrones es mayor. A esas regiones las llamó orbitales, y en cadaorbital sólo se podía localizar una pareja de electrones. En el subnivel s hay unorbital,asíquesólocabeunaparejadeelectrones;enelsubnivelphaytresorbitales,asíquecabentresparejasdeelectrones;enelsubniveldhaycincoorbitales,asíquecaben5parejasdeelectrones;yenelsubnivelfhaysieteorbitales,asíquecaben7parejasdeelectrones.


Orbitales

Pero uno de los misterios más fascinantes es que en la tabla periódica loselementoshabíansidoordenadosenordencrecientedenúmeroatómicoZonúmerodeprotones,ydistribuidosengruposcuyaspropiedadessonsimilares.

Así,porejemplo,elhidrógeno(H)eselelementoZ=1,porloquetieneunprotónen su núcleo y un solo electrón. Este electrón se encontrará en el primer nivelenergéticon=1,asíqueocuparáunsubnivels.Elhelio(He)eselelementoZ=2,asíquetendrádosprotonesensunúcleoydoselectronesenelprimernivelenergéticon=1,ocupandotodoelsubnivels.

El litio (Li) es el elementoZ=3, asíque tiene tresprotonesen sunúcleoy treselectrones.Enelprimernivelenergéticon=1tendrádoselectronesenelsubnivels,yeltercerelectrónloalojaráenn=2,enotrosubnivels.Elberilio(Be)eselelementoZ=4,asíquetendrácuatroprotonesensunúcleo,dosenn=1enelsubnivels,yotrosdosenn=2,ocupandoelsubnivels.Elsiguienteelementoeselboro(B),conZ=5,asíquetienecincoprotonesenelnúcleoycincoelectronessituadosentrelosnivelesn=1yn=2;enn=1tienedoselectronesenelsubnivels,yenn=2tienedoselectronesenunsubnivels,yelúltimoelectrónenelsubnivelp.

La notación que se utiliza para ilustrar la posición de los electrones en estosniveles y subniveles incluye un número entero que indica el nivel energético, acontinuación la letra que designa el subnivel (s, p, d o f), y como superíndice delsubnivel, lacantidaddeelectronesquealberga.Así lasnotacionesde losanterioreselementosserían:


H: 1s1

He: 1s2

Li: 1s22s1

Be: 1s22s2

B: 1s22s22p1

Leyendolatablaperiódicacomosicadaperíodofueseelrenglóndeunpárrafo,podemosconocerladistribución

deloselectronesdecadaelemento.

Peroestainterpretacióndelatablaperiódicadependientedelasconfiguracioneselectrónicas era desconocida por su artífice,Mendeléiev, y por eso se dice que latablaperiódicaescondemásinformacióndelaqueenunprincipioofrecía.

Orbitalesenlatablaperiódica

LaclasificaciónqueensudíahizoMendeléievenfuncióndelospesosatómicosy de las propiedades de los elementos responde a aspectos más recónditos de losátomos.Dehecho,laposiciónqueocupacadaelementoenlatablaperiódicanosdauna informacióndirectadecómoestándistribuidos loselectronesmásexternosdelátomo,losmásenergéticosyportantolosmáscambiantes,yaquelosbloquesdelatablaperiódicasecorrespondenconel tipodesubnivelenelqueencontramosesoselectrones,sis,p,do f;yporesohayunbloquededosgrupos(bloques,elde laizquierda),otrobloquede10grupos(bloqued,eldelcentro,quecontienelosmetalesde transición), otrobloquede seis grupos (bloquep, el de la derecha) y un últimobloquede14grupos(bloquef,elquesesitúadebajo,aparte,quecontienelastierras


rarasometalesdetransicióninterna).Todosloselementosdelmismogrupodelatablaperiódicapresentansimilitudes

ensuspropiedadesprecisamenteporquetienenelmismonúmerodeelectronesensunivelmásexterno.

Algo en apariencia tan complejo como los orbitales atómicos propuestos en elmodelo atómico actual, años después de la tabla periódica, parecían haber sidoplaneados por Mendeléiev, como si éste hubiese querido escribir una película desuspense, de esas en las que todos los personajes estaban relacionados sin que elespectador fuese consciente, hasta que en la escena final todo cobra sentido y sedescubre que aquella escena del principio, aparentemente desligada del resto de latrama,seconvierteenlaprotagonistadelahistoria.


4

ENBUSCADELAESTABILIDAD

ELENLACEQUÍMICODELOSELEMENTOS

Nuncasalgodecasasinlacarteraylasllaves.Laotracosaquellevosiempreencimaes una pequeña tabla periódica, del tamaño de una tarjeta de visita, donde sólofiguran 111 elementos químicos. Me la regaló uno de mis profesores de launiversidad cuando fui por primera vez con mis propios alumnos a visitar sulaboratorio de investigación enQuímica orgánica. En el reverso de la tabla figuraescrito: «La química contribuye a aumentar la calidad de vida, es la clave pararesolvermuchos de los desafíos de laTierra y ayuda a las personas a vivirmás ymejorquenunca.Estoyorgullosodeserquímico».

AdíadehoysabemosmuchasmáscosasdelatablaperiódicadeMendeléievdelasqueélnitansiquierapodíaimaginar.Hemosrellenadotodossushuecosyhemosidodescubriendoórdenesmásrecónditos,lecturasmásprofundas.Paraellosólohayquesaber interpretarla,saber leerla.Apartirde la informaciónde la tablasepuedededucir, por ejemplo, cómo están dispuestos los electrones de cada elementoquímico,elpegamentodelosátomos.Asimismo,laposicióndeloselementosenlatabla periódica nos permite predecir qué tipo de enlace establecerá ese elementoconsigomismooconotroselementos,conocersuspropiedades,suapariencia,siserásólido,líquidoogaseoso,durooendeble,cristalinooamorfo.Latablaperiódicanosofrece una forma sencilla de conocer cómo son los elementos que componen eluniverso.

Los elementosmanifiestan una tendencia natural a sufrir cambios o a unirse aotroselementosenbuscadeunasituacióndeterminadaquellamamosestabilidad.

Salvo losgasesnobles,quesonestablessinnecesidaddeenlazarseniconellosmismos ni con otro elemento, el resto de los elementos tienden a unirsemediantefuerzas de naturaleza electrostática para formar pequeños agregados de átomosllamadosmoléculas o grandes agregados de átomos ordenados llamados cristales,con el fin de adquirir mayor estabilidad, es decir, de disminuir su contenidoenergéticoconrespectoaldelosátomosaislados.


Tablaperiódicaconmetales,nometalesygasesnobles

Losgasesnoblessonelhelio,elneón,elargón,elkriptón,elxenónyelradón.

De manera que la tendencia natural de todos los elementos químicos esasemejarsealosgasesnoblesque,comohemosdicho,sonestables.

Así por ejemplo el flúor (F), que es el elementoZ=9, tiene en su último nivelenergético n=2 siete electrones. Estos electrones están distribuidos de la siguientemanera: un par de electrones en el subnivel s, y los otros cinco en el subnivel p(F:1s22s22p5).Paraadquirirlaconfiguraciónelectrónicadelgasnoblemáspróximo,elneónZ=10,sólonecesitaríaadquirirunelectrónquecompletaseelsubnivelp.Espor ello por lo que el flúor tiende a unirse a otros átomos que sean capaces desatisfacer esta necesidad, bien compartiendo con ellos un electrón o biencediéndoselodirectamente.Estatendenciatambiénlatienenelrestodeloselementosdesugrupo, losllamadoshalógenos,yaqueatodoselloslesfaltaunelectrónparaasemejarsealgasnoblequetienenasuderechaenlatablaperiódica.

DATOCURIOSO

En1916elquímicoestadounidenseGilbertN.Lewisatribuyólaestabilidaddelosgasesnoblesaladisposicióndesuselectrones,ylociertoesquecuandounelemento se une a otro o sufre algún cambio, sólo se ven afectados suselectrones: o bien se distribuyen de otra manera, o bien se compartenelectrones con otros elementos, ganándolos o cediéndolos. El núcleo de losátomosnuncaseveinvolucrado,sóloloselectronesquelorodean.


Si nos fijamos en el primer grupo de la tabla periódica, los llamados metalesalcalinos, todos tienenunúnicoelectrónen sunivel energéticomásexterno, enunsubnivels.Paraasemejarsealaconfiguracióndegasnoblelomásfácilesperdereseelectrón y así adquirir la configuración electrónica del gas noble anterior. Así porejemploelsodio(Na,Z=11)tiendeaunirseaotroselementosalosquepodercederleese electrón y así asemejarse al gas noble neón (Ne, Z=10). Todos los metalesalcalinospresentanunatendenciatanexageradaacombinarseconotrosátomosparaperderesteelectrónquesonelementosmuyreactivos,esdecir,quesonexplosivos,incluso en contacto con el agua ambiental, así que se almacenan sumergidos enqueroseno o protegidos por una atmósfera de nitrógeno que los mantenga aresguardo.

ENLACEIÓNICO

Cabeesperarquesiloshalógenostiendenacombinarseparaganarunelectrónylosmetales alcalinos lo hacenpara poder cederlo, estos dos tiposde elementos tenganmuchaafinidadentresí.Elhechoesquesecombinanenuntipodeenlaceenelquepuedeconsiderarsequeelhalógenoganaunelectrónyelmetalalcalinolopierde,asítodoscontentos.

Cuandoun átomoganaopierde electrones adquiere carganeta, yaquedejadetener el mismo número de electrones que de protones. Estos átomos con cargarecibenelnombredeiones:cuandopierdenelectronesadquierencargapositivaysellaman cationes, y cuando ganan electrones adquieren carga negativa y se llamananiones.Elenlacesurgidoentrecationesyanionessedenominaenlaceiónico.

Formacióndeiones

Loselementosdelaizquierdadelatablaperiódica,losllamadosmetales,tiendenacederelectronesyloselementosdeladerecha,losllamadosnometales,tiendenaadquirirlos.Delaunióndeestoselementosseestablecenloscompuestosiónicos.

Estos elementos no se unen entre sí en pequeños agregados, sino que lo hacenformandoredesdemuchosátomosenlosqueloscationessonrodeadosporanionesy


viceversa,siguiendounarreglogeométricooredcristalina,dondecadaátomoocupaunaposiciónfijaenlared.

Enelcasodelsodioconelflúor,comoelsodioquierecederunelectrónyelflúorganarlo, la proporción entre estos elementos en la red cristalina es de un flúor porcadasodio,dandolugaraldenominadofluorurodesodio(NaF),queeselcompuestoque se utiliza comúnmente como fuente de flúor en los dentífricos como agenteanticaries.

En cambio, si combinamos en un compuesto iónico un elemento del segundogrupo, unmetal alcalinotérreo como el calcio, éste querrá ceder dos electrones enlugardeuno,asíquesecombinaráobienconunelementoquequieraadquirirdoselectrones, o bien con dos átomos de un elemento que quiera adquirir un soloelectrón. Así, si el calcio se combinase con el flúor, lo haría manteniendo laproporción de dos átomos de flúor por cada átomo de calcio, formando una redcristalinadefluorurodecalcio(CaF2,dondeel2denotaesaproporción).Elfluorurode calcio es el compuesto que encontramos en la naturaleza formando el mineralfluorita. Este compuesto se utilizaba en la fabricación de lentes de cámarasfotográficasparareducirladispersióndelaluz,ytambiénenlafundicióndehierroyaceros,yaquefundealamismatemperaturayescapazdedisolversusóxidos.

ENLACECOVALENTE

Laotraopciónquetieneelelementoflúorparaadquirirlaconfiguraciónelectrónicade gas noble es compartir ese electrón extra en lugar de aceptar la cesión de otroelemento.Porejemplo,unátomodeflúorsepuedeuniraotroátomodeflúor,yenesauniónambosátomoscompartenunelectrón,detalmaneraqueambossientenensunivelenergéticomásexternolaconfiguraciónelectrónicadegasnoble.Estetipode relaciónentreelementosnometálicosquecompartenelectronesse llamaenlacecovalente.Enestecasolosenlacescovalentessóloseestablecenentreestosátomosenpequeñosagregadosllamadosmoléculas.Así,cuandounátomodeflúorseuneaotroátomodeflúorformaunamoléculadeF2.

Enlacecovalenteentredosátomosdeflúor

Deformaanáloga,otrosnometalessecombinanconsigomismosparaadquirirlaconfiguraciónelectrónicadegasnoble.Porejemplo,eloxígenodelaireenrealidad


es unamolécula formada por dos átomos de oxígeno que comparten dos pares deelectrones dando moléculas de O2. El nitrógeno, que forma el 79% del aire, estáformadopormoléculasdeN2,dondedosátomosdenitrógenocompartentresparesdeelectrones.Cadapardeelectronescompartidosformaunenlace,asíelF2tieneunenlace covalente simple, elO2 tiene un enlace covalente doble y el N2 un enlacecovalentetriple.

Estas moléculas a su vez se unen entre sí por unas fuerzas de atracción muydébiles, llamadasfuerzasdeVanderWaals, que resultande la atracciónqueejercecadanúcleosobreloselectronesdelotroátomo.Sonlasfuerzasresponsablesdequelasmoléculassemantenganunidas,perocomosontandébiles,esfrecuenteencontrarestasmoléculasenestadogaseoso,congranmovilidadunasconrespectoalasotras;alcontrarioqueenloscompuestosiónicos,dondetodoslosátomosestánunidosentresíconformandounaredcristalinayporesosonsólidosatemperaturaambiente.

ENLACEMETÁLICO

Los elementos metálicos son los que tienden a ceder electrones para adquirir laconfiguración electrónica de los gases nobles, así que losmetales, cuando se unenentre sí, se desprenden de los electrones sobrantes dando lugar a cationes conconfiguraciónelectrónicadegasnoblequeseordenanenunarreglogeométricooredcristalina,yloselectronescedidospermanecendeslocalizadosenlosentresijosdeesared, como un baño de electrones que cumple una doble función: por un ladotransportan la carga eléctrica, ya que estos electrones gozan de libertad demovimiento, razónpor lacual losmetalesconducenlaelectricidad,yporotro ladoactúan como aglutinante de la red cristalina, ya que impiden la repulsión entrecationes.

Unmetalseuneaunnometalatravésdeunenlaceiónico;unnometalseuneaunnometalatravésdeunenlacecovalenteyunmetalseuneaotrometalatravés

delenlacemetálico.

EldescubrimientodeMoseleysobrecómoeraelnúcleodelosátomospermitióterminar de construir la tabla periódica, pero los posteriores hallazgos acerca de ladistribución de los electrones a su alrededor determinarían la química de todos loselementos.

Esosuniversosenminiaturaquesonlosátomosdeterminancómoeseluniversoanuestra escala, cómo es el universo de lo ordinario y de lo extraordinario, susbondadesysusaparentesdelirios.En la tablaperiódicaencontramosdescritosesos


universosenminiaturaconlameticulosidaddeunpoema,dondecadapalabra,cadaversoycada rimahansido reflexionadosyajustados,dondenohaycabidapara loarbitrario.Latablaperiódicaeselmayorlogrodelaquímica,lamáximaexpresióndesuelegancia.


5

LOEXTRAORDINARIODELOORDINARIO

LAESTRUCTURAATÓMICADELOSMATERIALES

Cuandoeraniñapaseabadelamanodemiabueloportodaslascallesdelaciudad,por cada uno de sus recovecos, por sus arrabales, por los barrios, por lugares conacerasysinellas,siemprelejosdelascallesquehabíansidodiseñadasparaelpaseo,lejosdelasáreascomerciales,delosandaresociosos,delospavimentosacariciadosporsuelasdecueroytaconesfinos.Paseábamosporzonasindustriales,opordondelanaturalezasilvestreganalabatallaalasfalto,pordondefluyeeltrajíndelasvidasacuestasopordondesólofluyeelabandono.

Miabuelomeenseñó,sinnecesidaddedecírmeloconpalabras,quetodoaquelloerabello,yqueesabellezanospertenecíaaunospocos.Esabellezanospertenecíaalospaseantes.

Aquellospaseosforjaronmicarácter,miformademiraryadmirar,yporellomeatraen más los matices que las bellezas categóricas. Me emocionan las pequeñasbondadesde locotidiano:unsutilcambioen la luz,una impureza incrustadaenuncristal,lasmaclasdeunguijarro,lasaparentesmarcasdeaguasobreelaluminioalaintemperie,lascallosidadesdelamadera,ylavegetaciónsilvestrequetrepa,rompeycreceatravésdelhormigón.

En el capítulo anterior hemos visto que una de las partes fundamentales de laquímica es la que se encarga de estudiar los enlaces que se establecen entre losdiferentes átomosy la formaen laque lohacen, las estructurasquevandibujandocuandoseenlazan.Esasestructurassetraducenenlasformasquedespuéspodemosobservar a simple vista en elmundode las cosas que están a nuestra escala, en elmundomacroscópico.

DELÁPICESADIAMANTES

La forma en la que unos átomos se enlazan con otros es tan importante como losátomosensímismosqueconformanelmaterial.Dehecho,existenmaterialesmuydiferentes,comopuedenserelgrafito,elgrafenooeldiamante,queestánformadosporlosmismosátomos,enestecasoátomosdecarbono.Enestostresmaterialeslosátomosdecarbonoestánunidosentresímedianteenlacescovalentes,perosiguiendoun arreglo geométrico diferente, tanto que en apariencia nada tienen que ver unosmaterialesconotros.


Lasdiferentesestructurasenlasqueunmismoátomopuedeenlazarydarcomoresultadodiferentesmateriales

lasllamamosalótropos.Losalótropossondiferentesmateriales,formadosporlosmismosátomos,pero

colocadosdemaneradiferente.

Al elemento químico carbono (Z=6) le faltan cuatro electrones para tener lamismacantidadqueelgasnoblemáspróximo,elneón(Z=10),conloquetiendeaunirse a otros átomos que puedan satisfacer esta necesidad. En el caso de losmateriales formados exclusivamente por átomos de carbono, estos átomos se unenentre sí compartiendo sus electrones, a fin de que todos ellos sientan la mismacantidaddeelectronesasualrededor,yasílogrenasemejarsealneón.Aestetipodeenlace que se establece por compartición de electrones ya hemos visto que se loconocecomoenlacecovalente.

Elgrafito está formadoexclusivamenteporátomosdecarbono.Yestosátomosdecarbonoestánunidosentresídelamismaformaqueloencontramosenelmineralnatural. Si nos fijamos en unmineral de grafito puro, podemos observar que estáformadopormilesdesutilesláminasdeunnegrointenso,unasláminasendeblesquesóloconelrocesevandeshojando.Estaestructuraqueobservamosagranescalaenunmineral es lamisma que observamos a escala atómica. También los átomos decarbonoseenlazanentresíformandoláminas.

Cuando estos átomos se unen lo hacen formando hexágonos, en los que losátomos de carbono ocupan la posición que corresponde a cada vértice de esoshexágonos unidos por los lados, formando un entramado reticular. Así formanláminas de átomos de carbono, como redes hexagonales. Estas láminas, a su vez,establecen enlaces entre símuchomás débiles, debidos también a interacciones detipo electrostático.El grafitopodría entenderse comounhojaldrede carbono: cadalámina estaría compuesta de átomos de carbono enlazados fuertemente, medianteenlacescovalentes,yestasláminasentresí,mantendríanunauniónmuydébil,igualqueocurreconlasláminasdelhojaldre.


Grafito

Como la estructura atómica del grafito es laminar, también la estructura delmineralagranescalaloes.Estaestructuralaminareslaresponsabledequepodamosutilizarelgrafitoparadibujar,comocomponentefundamentaldeloscarboncillosdedibujoydelaminadeloslápices.

Recuerdo que de pequeños, en invierno, cuando ya caía el sol y el tiempo noacompañaba,mihermanoyyosolíamospasarlastardesdelosdomingosencasaconnuestros padres dibujando, pintando o haciendo manualidades en la mesa de lacocina.Solíamospintar figurasde escayola con acrílicoopaisajes sobrepapel conacuarelas, o simplemente dibujábamos. Mis padres nos habían comprado a mihermano y amí un buen cuaderno de dibujo, diferentes lápices, carboncillos y undifuminadordepapel.Recuerdoque loprimeroquedibujéconcarboncillo fueunamanzana.Mimadre cogió unamanzana roja y reluciente del frutero yme enseñócómo hacer un bosquejo, cómo difuminar los trazos y crear sombras hasta que lamanzanapareciesetenerbrillo,fijándomedóndeincidíalaluzdecocinasobreellaydónde proyectaba la sombra sobre lamesa. Recuerdo queme dio una lección queparecemuyobvia,peroquefuevaliosísimaparatodoslosdibujosquehicedespués.Medijo«Pintaloqueves».Yesquenoeslomismodibujarunamanzanadeverdadquedibujarlaideaquesetienedeunamanzana.

Lomásdifícilalahoradetrabajarconaquelloscarboncillosylápicesdedibujoeranomanchar elpapel,yaqueel carboncillo lo terminaba impregnando todo.Dehecho,entreunosdibujosyotroscolocábamosunpedazodepapeldesedaparaquenoterminasenemborronándose.

En mi estuche de utensilios de dibujo estaban todos los lápices perfectamenteordenados en funciónde su dureza, y es que en el estuchehabía unapegatina queindicaba el nombre del lápiz bajo un degradado de color que iba desde el negrointensohastaelgrisclaro.Cuantomásduroeraellápiz,másclaroeraeltrazo.

Jamásutilizabaellápizduro,puesmeparecíaquecasinoseveíanlasrayasy,en


cambio, dejaba unos surcos sobre el papel imposibles de borrar. Con el tiempoaprendíqueloslápicesdurosseutilizabanparahacerdibujotécnico,peronodibujoartístico, ya que lo que necesitas son trazos firmes y precisos, pero de pocaintensidad.Encambio,endibujoartísticolointeresanteesjugarconlaprofundidaddelosnegrosyconlaposibilidaddedifuminarlosparacrearlucesysombras.

Cuandodeslizamosunlápizsobreelpapelestamosdejandounrastrodegrafitodeungrosorprácticamenteatómicoyquesigueconservandolaestructurainternadelmaterial.Laminadeloslápicesenrealidadestáformadaporunamezcladegrafitoydearcilla.Laarcillaeslaencargadadedardurezaalaminadellápiz,mientrasqueelgrafitoeselresponsabledelcolornegro.Así,unlápizdurotendrámayorproporciónde arcilla que de grafito, y por eso pinta más grisáceo y puede llegar a sersuficientementedurocomoparadejarunsurcosobreelpapel.Porestarazóntambiéntardamosmuchomástiempoengastareselápiz,porquealdeslizarlosobreelpapeldeshacemosuna cantidaddeminamuypequeña.En cambio, un lápiz blando tienemuypocaproporcióndearcillaypintadeuncolornegromuchomásintenso,yaquees prácticamente grafito, y el grafito, además de ser negro, es unmaterial que seexfoliasólocontocarloconlosdedos.Poresolaminadeloslápicesblandosescapazdemancharnoslosdedosydeserdifuminadaconmuchafacilidad.

Elusodelgrafitocomopigmentonegroyaeraconocidopornuestrosancestros,quienes para realizar las pinturas rupestres ya empleaban unamezcla de carbón yresina vegetal. En cambio, lo que hoy conocemos como lápices emprendieron suhistoriaenelsigloXVII, cuandosehallóunaminadecarbóndealtísimapurezaenInglaterra.Elcarbóneratanpuroquepodíacortarseenfinasminasyutilizarseparaescribir, tan sólo cubriéndolo con cuero o cuerdas para evitar que machase o serompiese.Cuando se descubrió estamina los lugareñospensaronque se tratabadeuna nueva forma de plomo en lugar de carbono, y por estemotivo en inglés a lasminas de lápiz se les llama lead (plomo), pese a no contener ni un átomo de esteelementoensucomposición.

DATOCURIOSO

Hay una nomenclatura tradicional para denominar los diferentes tipos delápices: del 9H alH son los considerados lápices duros (demayor amenordureza), aquellos que se emplean en dibujo técnico. A partir del H nosentramosenelrangodeloslápicesdedurezamedia,quecomprendenelH,elF,elHByelB(tambiéndemayoramenordureza);ydentrodelosblandoslaclasificaciónvadelBal9B.El9B,elmásblando,esesencialmentegrafitoyconelqueselograunamayorpurezadenegro.Ladenominaciónprovienedelos términos ingleseshard (H), que significa «duro», fine (F), que denota su«finura»,yblack(B),quesignifica«negro».


Comolosyacimientosdecarbóntanpurosonalgopocohabitual,sedesarrollaronotrosmétodosdefabricacióndeminasapartirdelcarbónpulverizadounavezlavadoysinimpurezas.Tambiénsedesarrollóunmétododeproducciónqueincorporabalacubiertademadera,similaraloslápicesactuales.

Ahoralasminasdeloslápicessefabricanmezclandopolvodegrafitoconarcillamolidosfinamenteyenlaproporciónadecuada,dependiendodelgradodedurezaquesepretenda,agregandoaguayformandominaslargasquesecuecenenunhorno.Lasminas resultantes se sumergen en aceite o en cera fundida que se infiltra en losagujeros minúsculos del material, dando por resultado una escritura más lisa. Untablóndeenebroodecedrode inciensoconvariossurcosparalelos largossecortapara formarun listón,y las tirasdegrafitoyarcilla se insertanen los surcos.Otrotablónestriadosepegaencima,demaneraquetraselensamblesecortanloqueseránloslápicesindividualesqueluegosepintaránybarnizarán.

Cuando dibujamos o escribimos con un lápiz, podemos ver que con sólodeslizarlo suavemente sobre el papel conseguimos dejar rastro.Esta capacidad quetieneellápizdepintarestárelacionadaconlanaturalezadelgrafitodelamina,consuestructuramásíntima,conladistribucióndeunosátomosrespectoaotros.

Grafito

Lo que ocurre cuando deslizamos una mina de grafito sobre el papel es querompemoslosenlacesdébilesentreesasláminas,permitiendoquesedepositensobreelsoporte.Así,cuandodibujamos,lohacemosconesasfinísimasláminasformadaspor átomos de carbono unidos entre sí. Y cuando difuminamos un trazo decarboncillo ocurre lo mismo: estamos esparciendo unas láminas sobre otras,rompiendo los débiles enlaces interlaminares y dejando sobre el papel tan sóloláminasdegrosoratómico.


Uno de los alótropos del grafito es el grafeno, ya que también está formadoexclusivamente por átomos de carbono. El grafeno es un material actualmente enauge que ofrece una enorme cantidad de ventajas técnicas, ya que cuenta concualidadescomoextremadadureza—másqueeldiamanteyelacero—,flexibilidad,elasticidad, alta conductividad térmica y eléctrica, capacidad de autorreparación yligereza.Dehecho, esunmaterial tan ligeroque está formadoporhojasdegrosoratómico, pero tan resistente que una hoja de espesor atómico es capaz de soportarvarioskilogramossinromperse.

Grafeno

Delamismaformaquesedisponenlosátomosdecarbonoparacrearlasláminasquecomponenlaestructuradelgrafito,elgrafenoestáformadoexclusivamenteporesasláminas.Enelgrafitolosátomosquedanlugaraesasláminasestánunidosenunplanodetalmaneraqueconformanunaestructuraplanahexagonalsimilaraunpanaldeabeja,dondeunátomoestaráenlazadoaotrostresátomosdecarbono.Dadoquelos átomos de carbono precisan enlazarse a otros cuatro átomos para alcanzar lamáximaestabilidad,elcuartoenlaceloestablecenentreunaláminayotraatravésdeun enlace débil que es el responsable principal de sus propiedades, como laconductividadeléctricaolaopacidad.

En el caso del grafeno, la estructura es sólo laminar, no hay enlace entre lasdiferenteshojas,yaqueenlugardeestablecerelcuartoenlacedeestamanera,loqueocurreesque todos losátomosdisponeneseelectrónde formadeslocalizada, tantoqueeseelectrónaportadoporcadaátomodecarbonoseencuentraenungigantescoorbitalqueabarcalatotalidaddelahojadegrafeno.Laspropiedadesdeestematerialse deben, en gran medida, a este enlace deslocalizado. Por ejemplo cuando unaláminadegrafenosufredañoysequiebrasuestructura,segeneraunagujeroqueescapazdeatraeralosátomosdecarbonovecinosparaasítaparloshuecosyportantoautorrepararse. También es un material que se puede dopar, esto es, introducirimpurezasparacambiarsucomportamientoprimigeniodemaneraque,porejemplo,


norepelaelaguaoque inclusocobremayorconductividad.Actualmenteseguimosinvestigandonuevaspropiedadesynuevasaplicaciones,perohastalafechayasehaempezadoautilizarparacrearmejoresbaterías,cablesdealtaconductividadeléctricaque no se sobrecalientan, cables de telecomunicaciones capaces de transmitir unagran cantidad de información a alta velocidad, pantallas táctiles flexibles, cámarasfotográficasdealtasensibilidad,sistemasdeaudiodealtacalidadyligereza,etcétera.

Estaestructuradelcarbonotipografenotambiéneselconstituyenteprincipaldeotrosmateriales como losnanotubosde carbono, que están formados por hojas degrafenoenrolladassobresímismasquecreantubos,o fullerenos,donde losátomosde carbono se unen creando hexágonos y pentágonos que conforman esferas degrosor atómico, como si se tratase de un balón de fútbol convencional a escalaatómica.

Fullerenosynanotubos

Otroalótropodelcarbono—esdecir,otromaterialformadoexclusivamenteporátomosdecarbonounidosentresídediferentemanera—eseldiamante.

El diamante es transparente, cuenta con una dispersión refractiva relativamentealta, por lo que dispersa la luz en sus diferentes colores, y, además, es elmineralnaturalconocidodemayordureza.

El grafito es un mineral que se forma en depósitos carbonosos sedimentariostransformadosporlascondicionesambientalesdelacortezaterrestre,mientrasqueeldiamanteseformaagranprofundidad,enelmantoterrestre,dondelatemperaturaylapresiónsonmuyelevadas.Losmineralesquecontienencarbonoproveenlafuentedecarbonode losdiamantes,yelcrecimiento tiene lugarenperíodosentre1000y3000millonesdeaños, loquecorresponde,aproximadamente,del25al75%de laedaddelaTierra.Losdiamanteslleganalasuperficiedelatierraarrastradosdesdeel


manto por el magma que emerge de las erupciones volcánicas profundas. Estánalojados en las regiones de la corteza continental más viejas y frías denominadascratones, que son muy gruesos, y su corteza se extiende a profundidadessuficientemente grandes como para que los diamantes sean estables. No todas laschimeneas contienen diamantes, e incluso algunas no cuentan con suficientesdiamantes como para hacer el minado económicamente viable. Una vez que losdiamantes han sido transportados a la superficie por el magma en una chimeneavolcánica,puedensererosionadosenelexterioryserdistribuidosenunáreabastantegrande. Una chimenea volcánica que contiene diamantes se considera una fuenteprimaria de diamantes, mientras que todas aquellas áreas donde hay un númerosignificativodediamantesquesehanacumuladoporlaaccióndelaguaoelviento,comoporejemploocurreen losdepósitosaluviales,donde losdiamantes tiendenaacumularse debido a su tamaño y densidad similares, se consideran fuentessecundariasdediamantes.

DATOCURIOSO

La dureza del diamante es la responsable de su nombre, ya que la palabra«diamante» proviene del griego adamás, que significa «invencible»,«inalterable», «irrompible». En cambio, el término «grafito» proviene delgriegographein,quesignifica«escribir».

Los diamantes también pueden formarse a través de otros fenómenos naturalesque tienen lugarbajoaltaspresiones,comoporejemploen loscráteresprovocadospor un impacto de meteorito, donde se pueden encontrar diamantes de pequeñotamañoconocidoscomomicrodiamantesonanodiamantes,yaquenohatranscurridoeltiemponecesarioparaquehayanpodidoadquirirmayortamaño.

También seproducendiamantes sintéticosenel laboratoriomedianteel empleode técnicas que precisan de altas presiones y temperaturas que tratan de emular yacelerarelprocesonaturalquesucedeenelmantoterrestre.

A veces los diamantes no son perfectamente transparentes y presentan algúnmatiz de color. Esto es debido a la presencia de impurezas, de algún átomo decarbonoquehasidosustituidonaturalmenteensuprocesodeformaciónporotro.Asíporejemplolosdiamantesquetienenuntonoamarillentodebensutonalidadaalgúnátomo de nitrógeno que ocupa la posición de un átomo de carbono, y los que sonlevemente azulados es porque contienen alguna impureza de boro. Otros colorescomo los verdes, marrones o rosados se deben a imperfecciones en la estructuraformada por el entramado de átomos de carbono.Estas imperfecciones pueden serconsecuencia de algunavariaciónde las condicionesdepresióny temperatura a lolargodelprocesodeformacióndeldiamante.


Los diamantes están formados exclusivamente por átomos de carbono que seunen entre sí siguiendo un arreglo geométrico concreto que se conoce comoestructuracristalinao,sencillamente,cristal.

Llamamoscristalatodomaterialcuyaestructuraatómicaestéperfectamenteordenada,siguiendounarreglo

geométricoespecífico,conunaposiciónconcretaparacadaunodelosátomosqueconformanelmaterial.

Enelcasodeldiamanteestaestructuracristalinasedenominareddediamante,yconsisteenquecadaátomodecarbonoestáunidoaotroscuatroátomosdecarbono,todos situados a la misma distancia entre sí, que forman lo que serían los cuatrovérticesdeuntetraedroregular.Estadisposicióntridimensionalordenadasemantieneen todos los átomos de carbono que componen el diamante, lo que da lugar a laestructuracristalina.

Diamante

Losátomosdecarbonoseunenentresídecuatroencuatro,deformaquecadaátomodecarbonocomparteunodesuselectronesconelátomocentral.

Esta estructura cristalina, así como el tipo de enlace entre los átomos porcomparticióndeelectrones,eslaresponsabledetodaslaspropiedadesdeldiamante.Es responsable de su extremada dureza, de su brillo y su transparencia. En eldiamante todos los átomos de carbono están enlazados entre sí mediante enlacescovalentes,ynohaylugarparaotrosenlacesmásdébiles,talycomoocurríaenlosdemásalótropos.

Enlaestructuradeldiamante,ordenadayprácticamenteinalterable,losátomosdecarbonologranlamáximaestabilidad.Seconsideralaestructuradivinadelcarbono.Mientras que en el grafito la estructura es opaca, unas láminas pueden deslizarsesobre otras, deshojándose sólo con el roce del papel y dejando tras de sí un rastronegro,unasombradesuhumanidad.


Eldiamantees la joyayelgrafito es laherramienta,por eso sehacreadomásbellezaconlapuntadeunlápiz.Yohepodidodibujardeniña losdomingospor latarde y hacer cálculos de adulta siempre utilizando un lápiz de dibujo,suficientemente blando y negro, capaz de dotar de rotundidad a mis trazos. Mihermano ha podido dibujar conmigo las tardes de los domingos, y ha seguidodibujandohastahoyconsus lápicesblandos, finos,gruesosyconsuscarboncillos.Hacreadopigmentosdegrafitocapacesdeabsorbertodalaluz,tannegroscomoelabismo.

La estructura interna del grafito es la responsable de lo extraordinario de suscualidades, una estructura menos cristalina y más compleja y caótica que la deldiamante;unaestructura,endefinitiva,máshumanaymenosdivina.

LASALCOMÚN

Estamos tan acostumbrados a ciertas cosas cotidianas que nos puede pasardesapercibidoelcarácterextraordinarioqueseescondeentodasellas.Poreso,antesdeseguirleyendoestaslíneas,teanimoaquevayasalacocinaycojasunapizcadesalgorda.Posiblementenuncalahasvistoconlosojoscuriososeinexpertosquelasal se merece. Levántate de donde estés y vete a por una pizca de sal. Hazlo deverdad,hazloantesdeseguirleyendo.

Lo primero que vas a apreciar es que esa sal parecen pequeñísimos cristalescúbicos, solitarios o entrelazados. Eso es porque la sal es un cristal, un sólidocristalino, loquesignificaqueesunasustancia formadaporátomosquesiguenunorden.Notodoloquetieneaspectocristalinoesuncristal,perolasalcomún,aligualqueundiamanteounaamatista,síloes.Actualmentelasalsehaconvertidoenunbienordinario,perocomenzósiendounbiendelujo.

DATOCURIOSO

En China, durante la época del emperador Huangdi en el año 2670 a. C.,comenzóautilizarselasalcomoalimento.Duranteelveranoelsoleracapazde evaporar el agua de los lagos de la provincia de Shanxi, por lo que loslugareñossededicaronaextraerdeformarudimentarialoscristalesdesaldela superficie. En el año 800 a. C., época de la dinastía Xia, se comenzó aextraer la sal conmétodosmáselaborados: el aguademar se introducía enrecipientesdebarroqueseexponíanalfuegohastaqueelaguaseevaporaseysólo quedasen los cristales de sal. Este método de obtención en realidad sebasaenlosmismosprincipiosquelosmétodosdeobtenciónactuales.

EnOccidentesehanencontradomomiaspreservadasconlasarenassalinasde


losdesiertosdeEgiptoquedatandelaño3000a.C.EnelAntiguoEgiptolasalyaseutilizabacomoconservantealimenticio,comopotenciadordelsaboryenritosfunerarios.LasalqueempleabanproveníadelascercaníasdeldeltadelNilo,asícomodelcomerciodelasprimerasculturasmediterráneas,comoLibiayEtiopía.Losegipciosseconvirtieronenlosprimerosexportadoresdealimentoscrudoscomoelpescado,yaquemanteniéndolosensalazónpodíanconservarlosycomercializarlosdurantemástiempo.

EnEuropalosceltasexplotaronlasminasdeHallein,enlasinmediacionesdeSalzburgo, la ciudad de la sal. Posteriormente este pueblo transmitió a losromanossusconocimientossobrelaextracciónyelusodelasal.

Lapalabra«salario»vienedellatínsalariumargentumyaludealpagoqueelImperio Romano les daba a los soldados de su legión, y la expresión «salcomún»serefierealaexigenciadelospatriciosromanossobreelderechodelaspersonasatenersuporcióndesal.Lasaleratanimportantequelamayorpartede lasciudadesromanasseconstruyeroncercadesalinasysecrearonrutasespecíficasparasudistribución.

La conservación de los alimentos por salazón se reveló fundamental paragarantizarelcrecimientodemográfico,por loquedurante laEdadMediaseconsolidó el comercio de la sal: por un lado, con el mercado de ÁfricaOccidental, donde la sal fue la principal mercancía quemantuvo a flote elcomercio de oro transahariano con elmundo occidental, y por otro, con laenorme industria salazonerade losPaísesBajos enel sigloXVII,que influyóprofundamenteenelcaucedelimperialismoeuropeo.

Lasalcomúnesclorurosódico,NaCl(aunquepuedepresentaralgunaimpureza,esprácticamenteNaClpuro).Esdecir, está formadaexclusivamenteporátomosdesodio (Na) y de cloro (Cl), y cuando estos dos elementos se unen, el resultadopresentaunaspropiedadesyunaapariencia totalmentedistintasa lasdel sodioyelcloroporseparado.

Paraanalizaryentendercómoseenlazanestosdoselementossólohayqueverdóndeestánsituadosenlatablaperiódica.

Sinosfijamosenlatablaperiódica,vemosquealladodelcloro(Cl,Z=17)estáelgasnobleargón(Ar,Z=18),alqueseasemejaráencuantoganeunelectrón.

Enelcasodelsodio(Na,Z=11)ocurrelocontrario.Elgasnoblequetienemáscercaeselneón(Ne,Z=10),porloqueelsodioseasemejaráaélencuantopierdaunelectrón.

Lasoluciónentreestosdoselementosqueconformanlasalesfácil:unoquiereganar un electrón y otro quiere perderlo. Pues eso es lo que hacen estos doselementos cuando se enlazan. El sodio cede ese electrón al cloro, demodo que el


sodiosequedaconunacarganetapositiva(quesedenotacomoNa+)yelcloroconunacarganetanegativa(quesedenotacomoCl−).

FormacióndeionesNa+yCl−

Losátomosquepresentancargaporhabercedidooganadoelectronessellamanionesy,comoyahemosdichoantes,elenlaceentreionessedenominaenlaceiónico.

Este tipo de enlace se forma por atracción electrostática (entre cargas de signoopuesto), y en algunos casos puede ser extremadamente fuerte. Una de suspeculiaridadesesqueno seda sóloentreparejasdeátomos, sinoqueesunenlacemasivo:todoslosclorosserodeandesodios,ytodoslossodiosserodeandeclorosformandounaredtridimensionalordenadallamadaredcristalina.

A través de algunas técnicas, como por ejemplo la difracción de rayos X,podemosllegaravercómoesestaestructuracristalinaydealgúnmodosaberdóndesecolocacadaátomo.Haymodelosquedescribenestetipodeorden,yenestecasoseledaelnombredesistemacúbico,dondeunodelosionessesitúaenlosvérticesyel centrode las carasdeun cubo,y el otro ionocupa el centrode cada aristay elcentrodelcubo.

DATOCURIOSO

Enellenguajecotidianollamamoscristalalvidrio.Químicamenteelvidrionoes un cristal porque los átomos que lo forman no siguen una distribuciónordenada,nohayningúnarreglogeométricoconelquepodamosdescribirsuestructura.Alossólidosenlosquelosátomosnosiguenunordenconcretolosllamamossólidosamorfos.Porestemotivounquímicojamásllamarácristalalmaterialdeunvasoodeunaventana,sinoquelollamarávidrio.


Estahermosaestructuraaescalaatómicaeslaresponsabledequetambiénagranescala,esdecir,losgranosdesal,sigansiendocúbicos.

Lasalenlosalimentos

Su poder como conservante ha tenido una influencia decisiva en el crecimientodemográficodelaspoblaciones,yaquelasalazóngarantizabalaconservacióndeunagrancantidaddealimentossinnecesidaddemantenerlosrefrigerados.Hoyendíasehaconvertidoenunodelosaditivosmáshabitualesysegurosdelosalimentosporsucapacidad para resaltar y potenciar los sabores. La sal se agrega a las carnesprincipalmentecomoun ingredienteconservantecapazde inhibirel crecimientodebacterias. Su papel como agente aglutinante, ablandador y capaz de proporcionarcolorpermiteofreceralconsumidorunapresenciamáscompactayatractivade losembutidos tradicionalesyde lospreparadoscárnicos.Los fabricantesdecerealesyharinasdetrigoyarrozempleanlasalcomocorrectordelsabor,tantosiestamateriaprimavadestinadaalsectorpanaderocomoalpastelero.Asuvez, lasalresultauningrediente fundamental en la elaboración del pan para controlar el grado defermentación de la masa, además de hacerlo más sabroso. En la elaboración dequesos,margarinas,mantequillasocremasderivadasdelaleche,lasalseutilizaparacontrolarlafermentaciónymejorarelcolor,latexturayelsabordeestospreparados.Enlaelaboracióndeconservas,encurtidos,ahumadosysalazoneslasalgarantizasuconservaciónnatural.

Lasalennuestroorganismo

Lasalesconsideradaelvehículoóptimoparaproveeranuestrocuerpodeyodo.Elyodoesunoligoelemento, loquequieredecirque su consumoes esencialparauncorrecto funcionamiento del organismo. El yodo puede estar presente en la sal sinafectar su saborni sucolor.Cuandono se aporta la cantidadnecesariadeyodo, laglándula tiroides puede tener problemas para sintetizar hormonas tiroideas encantidad suficiente, y la baja concentración sanguínea de estas hormonas es elprincipalfactorresponsabledeunaseriedealteracionesfuncionalesydeldesarrollode enfermedades que reciben el nombre genérico deTrastornos porDeficiencia deYodo. El cretinismo, el bocio, el hipotiroidismo y algunos tipos de alteracionesmentalesyneurológicascapacesdemermarlacapacidadintelectualydetrabajosonlas manifestaciones más extremas de la carencia de yodo, así que la sal yodadaconstituyeelmétodomásefectivoparalaerradicacióndeestostrastornos.

La sal es indispensable para la vida. Nuestro organismo necesita pequeñascantidadesdesalparafuncionaradecuadamente,yaquelasaleslafuenteprincipaldesodio:esvitalparacontrolarlacantidaddeaguadelcuerpohumano,manteniendoel pH de la sangre; regula los fluidos corporales; ayuda a que el cuerpo esté


hidratado,yaqueseencargadeintroduciraguaenelinteriordelascélulas,yayudaatransmitir impulsos nerviosos y favorece la relajación muscular. Sin embargo,consumirmuchamás sal de la que se necesita afectará a los riñones, que son losmayores reguladores de sodio en la sangre, manteniendo el equilibrio del sodioalmacenadoennuestrocuerpoparasuóptimoaprovechamiento.Elexcesodesalqueno pueden eliminar los riñones se acumula en nuestra sangre y atrae el agua eincrementaelvolumendesangrecirculante,loqueprovocaqueelcorazónnecesitetrabajarmás paramover la sangre y que se eleve la presión arterial hasta llegar aproducirhipertensión.

Aplicacionesindustrialesdelasal

La sal también es imprescindible en la industria, por ejemplo, en la fabricacióndematerias primas y otros materiales de uso común. Partiendo de preparados desalmuerasdesalcomúnseobtienenelcloroylasosacáustica,doselementosbásicosparaelsector.Elcloroseempleaenlafabricacióndeplásticos,comoporejemploelPVC.Porsuparte, lasosacáusticaesunabaseextremadamente importantepara laindustriaquímicaqueseutilizaparalaproduccióndepapel,aluminio,fibras,textiles,jabonesodetergentes,entreotros.Enlasfundiciones,refineríasyfábricasdemetalesferrosos y no ferrosos la sal se utiliza en los procesos demanufactura demateriasprimas tan necesarias como el aluminio, el berilio, el cobre, el acero y el vanadio,entreotros.Lasalseempleaparablanquearodecolorarlapulpademaderadelaquese extrae la celulosa y que, posteriormente, sirve para diversas aplicacionesindustriales de importancia como la fabricación del papel, el rayón o las fibrassintéticas.Enlaindustriatextillasalesutilizadaenformadesalmuerasparasepararloscontaminantesorgánicosenlasfibras.Además,lasalsemezclaconloscolorantespara estandarizar los concentrados y favorecer la absorción de los colorantes paraunificar las telas. En las curtidurías, las industrias dedicadas a la fabricación deproductos de piel, la sal ha sido tradicionalmente empleada para inhibir la acciónmicrobianaenelinteriordelaspieles,asícomopararestarleshumedad.

Además,lasalesindispensableendosimportantesprocesosdelavidacotidiana:porun lado,elpapeldelcloroen ladesinfeccióndelagua,yaqueesrelativamentebarato y es capaz de desactivar lamayoría de losmicroorganismos y, por otro, seemplea en la construcción de las carreteras para dar firmeza al terreno y paracontrolar y potenciar el deshielo en calles y carreteras, ya que baja el punto decongelacióndelagua.

Lasalenlacarretera

También el hecho de que la sal esté formada por la unión de iones nos permiteentender cómo funcionan algunas de las cosas para las que la utilizamos. Por


ejemplo,elhechodeutilizarsalenlascarreterasparaquenoseproduzcahielo.Puede parecer que la sal derrite al hielo, pero no es eso exactamente lo que

ocurre.Paraentendermejoresteprocesoesfundamentalsaberquelasalestáformadaporionesdesodioydecloro,yqueelaguaestáformadaporlaunióndehidrógenoyoxígeno(formandounamoléculadeH2O).Enelagua,entretodaslasmoléculasdeH2Ose establecenunos enlacesdébiles llamadospuentes dehidrógeno que sedanentrelosátomosdeHdeunamoléculadeH2OylosátomosdeOdeotramoléculadeH2O,yaqueentreellosexisteunagranatracción.Cuandolatemperaturasuperalos0°C,lasmoléculasdeH2Osemuevenmuyrápidounasconrespectoaotras,yestosenlaces no tienen la fuerza suficiente para unirse del todo y por eso el agua semantiene en estado líquido. Sin embargo, a temperaturas inferiores a 0°C, suvelocidad disminuye, formándose puentes de hidrógeno suficientemente estables,tantoqueelaguasesolidificacreandohielo.

DATOCURIOSO

Siqueremos enfriar rápidamenteunrefresco, en lugarde introducirlo en elcongelador, podemosmeterlo en un recipiente provisto de cubos de hielo yecharsalsobreellos.Latemperaturadelhielodescenderárápidamentehastalos−10°C, con loque el refresco se enfriaráde inmediato.Esta reacción sedebe a que el hielo está provisto de una fina capade agua líquida sobre susuperficie, y la sal quehemos añadido se disuelve en esa agua y formaunadisolución saturada; es decir, esa cantidad de agua no es capaz de disolvertoda la sal.En esemomento, como la sal necesitamás aguaparadisolversetotalmente,partedelhielocomienzaafundirseparaproveeralasaldemáslíquido.Comoparaqueelhielosefundanecesitaabsorbercalor,loextraedeladisolucióncircundante,demaneraqueéstasevaenfriandoamedidaqueelhielolerobaelcalor.Igualqueenelcasodeldeshielodelascalzadas,elpuntodecongelacióndeladisolución,alcontenersal,semantienemuypordebajodelos0°C,deformaquesiguemanteniéndoselíquidainclusoa−10°C.Sienelrecipientehemossumergidounalataounabotelladerefrescoqueestabaatemperaturaambiente,elhielolerobaráelcaloraellaparavolverselíquidoyseguir disolviendo más sal, motivo por el que el refresco se enfriarárápidamente.

Cuando la sal se disuelve en el agua los iones de sodio (positivos) y de cloro(negativos)quedanflotando;unoatraealhidrógenodelagua,yelotro,aloxígenodelagua,rompiendolospuentesdehidrógenoentrelasmoléculasdeH2O.Graciasaestoel aguano sepuede solidificar,y el compuesto resultante tieneuna temperaturadecongelaciónmuy inferiora ladelaguanormal,en tornoaunos–21°C.Añadiendo


salesmásfácilquelascarreteraspermanezcansinapenashieloduranteelinvierno,yaque las temperaturasnosuelenser tanbajas.Estafórmulaesmáseficazcuandotodavía no hay hielo, es decir, es conveniente anticiparse a las heladas, pero si laprevisiónnosfalla,tambiénsirvecomoremedio,aunqueelprocesoseamáslento.

Este remedio sería ideal si no fuera por los inconvenientes que supone para elmedioambienteelusocontinuadodesal.Lasalquearrojamosalacalzadaelevalosnivelesdelcloroy sodiodelaguayéstosvanapararal sustratodondehabitan lasplantas, impidiéndoles la correcta absorción de agua y deshidratándolas. Por estemotivo,enalgunospaísesestáprohibidoutilizarsalparaevitarlacongelacióndelacalzada, e incluso está penado con multas elevadas. Existen otras formasanticongelantes más limpias como el acetato de potasio o el acetato de calcio-magnesio, que no son perjudiciales. El problema reside en el elevado coste quesuponenestassolucionesalternativasfrentea loeconómicoqueresultaelusodelasal.

Cristalesdesalcomún

Lasalesútilyesuningredientepresenteentodaslascocinas.Estancotidianaqueeltiempolehaidorobandosuhistoriaysubelleza.Detantoverlanilavemos.Hemosdejadoque sedispersaseentre todo lomediocrehasta ser sólouna sombra.Cuántasbellezassutilesnosperdemosporobservarelmundoconarrogancia,desdeelprismaúnicodeloútilynodesdeelprismaatemporaldelobello.

Reniego de las bellezas exuberantes, de lo grosero. Prefiero perderme en esaarquitectura perfecta establecida por dos elementos que se encuentran y alencontrarseseordenan.Megustaquehayacristalesdesalentodaslascasas,capacesdeimponercordura,dehacernoshuirdeltrajín,apesardeformarpartedeél.Sonesapieza extraordinariavarada ennuestro ajetreo, perdida, insignificante, unapizcadelíricaentretantaprosa.Sólohayquepararseunsegundoyverla,verladeverdad,contodoelpesodesuhistoria,conlosojoscuriososquesemerece.


GOTASDEMERCURIO

Deentretodaslaspequeñasbondadesdelocotidianohayunelemento,tanordinariocomocualquierotro,quesenospresentaconlaextravaganciadeunmetallíquido:elmercurio.Todoslosquepertenecenamigeneración,oageneracionesanteriores,hanjugadoconlasbolitasdemercuriodelosantiguostermómetros, loqueotorgabaunestadodeoriginalidadeirreverenciaalentornomásalládelpropiodelafiebre.Mepreguntaba por qué elmercurio era líquido a temperatura ambiente, como si fuesemásinusualquecualquierotroelementolíquido.Yesqueesteelementoesunmetal,tal y como entendemos un metal común como el hierro o la plata, pero que sealíquido resulta sorprendente: es de color grismetálico, brillante e impecablementepulido, tan denso que forma esferas aplastadas por la gravedad, que se unen y seseparan instantáneamente formando nuevas esferas. El mercurio es mágico, másmágicoquecualquierotrolíquido.

Elmercurioesunelementoquímico.Sunombreysímbolo(Hg)procedendeltérminohidrargirio,hoyyaendesuso,queasuvezprovienedellatínhydrargyrum,yéste,asuvez,delgriegohydrargyros(hydros=«agua»yargyros=

«plata»).

Existenmodelosyteoríasdentrodelaquímicaquedescribenelcomportamientoy la apariencia de este metal. Y a pesar de ello, por mucho que teoricemos,describamose inclusocometamosla imprudenciade justificarporquéesasí,hedeadelantar que estemetal no deja de ser excepcional.De lamismamanera que pormuchoquecreamosentenderporquécambiaelcolordelpaisajeconlacurvaturadelterreno y el grado de incidencia del Sol, no dejaremos de contemplarlo conentusiasmoprimerizo.Ahíestálamagia,loextraordinariodeloordinario.

Elmercurio entra dentro de la categoría demetalpesado. Desde la comunidadcientífica(IUPAC)noexisteunconsensosobreestadenominación,perocomúnmentese emplea para referirnos a los metales de elevado número atómico que sebioacumulan, es decir, que se introducen en los organismos vivos de forma casipermanenteypuedenllegaraproducirefectostóxicos.

Esas mágicas gotas de mercurio que se multiplican imposibles en unaperturbadora geometría pueden describirse químicamente por medio del enlacemetálico, pero con unas cuantas excepciones, culpables de su extraño aspecto ycomportamiento. La primera de ellas es que el mercurio está considerado metalnoble,locualsignificaqueesunelementodebajareactividad;esdecir,quesalvoen


condiciones adversas no se corroe u oxida, y puede emplearse para catalizarreaccionesquímicassinalterarse.Seconsideranmetalesnobleselcobre,elrutenio,elrodio,elpaladio,laplata,elrenio,elosmio,eliridio,elplatino,eloroyelmercurio.

DATOCURIOSO

Si un animal ingiere mercurio, éste permanece indefinidamente en suorganismo. Si un segundo animal se alimenta de este primero, el mercuriopasaráautomáticamenteasucuerpo,demaneraqueestemetalseintroduceen la cadena trófica y viaja de presa a depredador acumulándose en elorganismo. El mercurio está presente en muchos de los alimentos queingerimosysequedadeformapermanente.

Estacadenaseiniciaenelmomentoenqueunanimalentraencontactoconelmercurio,bienporquedichometalformapartedealgunosmineralesyéstospuedenacabararrastradosporcorrientesdeaguaenlaquehabitenanimalesacuáticosyplantas,bienporcontaminaciónnatural,comoelvulcanismo,odeprocedenciahumana,comolaminería.

Laformamáspeligrosadelmercurioesunderivadollamadometilmercurio.Este compuesto es capaz de viajar por el organismo y llegar al cerebro,afectandoelcomportamientoylamemoria.

Las especies de peces que se hallan en el nivel más alto en la cadenaalimentaria, como el tiburón, el pez espada, la caballa, el atún blanco y elblanquillocontienenmayoresconcentracionesdemercurioqueotrasespecies.Como el mercurio y el metilmercurio son solubles en grasa, se acumulanprincipalmente en las vísceras, aunque también se encuentran en todo eltejido muscular. Cuando este pescado es consumido por un depredador, elniveldemercurioseacumula.Dadoquelospecessonmenoseficientesen ladepuración que en la acumulación de metilmercurio, la concentración demercuriodelostejidosaumentaconeltiempo.Así,lasespeciesqueocupanunnivel superior en la cadena alimentaria acumulan una carga corporal demercurioquepuedeserdiezvecesmayorqueladelasespeciesqueconsumen.Esteprocesosedenominabiomagnificación.

Loshabitantesdepaísesqueconsumenmuchopescadoestánmásexpuestosque otros a sufrir intoxicaciones por mercurio. Tal es el caso de la ciudadjaponesadeMinamata, cuyos habitantes en la décadade 1950 sufrieronunenvenenamiento masivo por mercurio que les provocó un síndromeneurológicograveconocidohoyendíacomolaEnfermedaddeMinamata.

Tanto la limitada reactividad del mercurio como la debilidad de su enlace


metálico (por lo cual es líquido a temperatura ambiente) no pueden describirsemedianteelmodeloatómicoclásicodeSchrödinger,sinoquehayquetenerencuentaciertasconsideracionesrelativistas.

Parasimplificarlacomprensióndelasimplicacionesrelativistas,puedehacerselaconsideracióndequecualquierfenómenoquesucedaavelocidadescercanasalaluzsufrealteracionesfísicasquesedescribenmediantelaTeoríadelarelatividad.Enelcaso del mercurio, sabemos que es un elemento pesado (Z=80), de elevada carganuclearefectiva,porloquesuselectronesvanaestarmuyatraídosporelnúcleo,conloquelavelocidaddeloselectronesquehayalrededordeésteserácercanaaladelaluz.

Laconfiguraciónelectrónicadelmercurioes[Xe]4f145d106s2.Paraloselementosdelperíododelmercuriocobranprotagonismoenelenlacelos

electrones del orbital d, pero en el caso del mercurio este orbital está lleno (10electrones),asíquenopuedeemplearesoselectronesparaenlazarse.Elenlaceentreátomosdemercurioestásupeditadosóloalosdoselectronesdelorbitals.Estosdoselectrones sufren la contracción relativista, es decir, que estánmuy atraídos por elnúcleo, así que el enlace establecido por esos electrones es ciertamente débil.Estaconfiguración electrónica se denomina configuración de capa cerrada o noble, yaqueesteelementonoescapazdefacilitarelectronesalosenlacesnidegenerarredesen lasque losátomosdelmetal seencuentrenembebidosenunmardeelectrones.Porestemotivoelenlacemetálicoquelosátomosdemercurioestablecenentresíesmuy débil, tanto que estos átomos pueden moverse unos con respecto a otros atemperaturaambiente,yporesoelmercurioesunmetallíquido.

Laciencia,denuevo,escapazdedescribir,deteorizar,depreverydemodelizartantolocomúncomoloexcepcional.Peroelmodelorelativistanoesunarespuestaconcluyente, es un pasomás a la deriva, un festejo de unmatiz, de una hermosasingularidaddeluniverso.


6

¿QUÉESEXACTAMENTELOORGÁNICO?

LAMATERIAVIVAYLAMATERIAINERTE

ApesardequeyaHipócrateshabíasugeridoquelasleyesqueregulabaneluniversoeran las mismas tanto para la materia viva como para la materia inerte, hubo untiempo en que se creía que lo vivo albergaba una divinidad tangible que lodiferenciaba de lo que carecía de vida. Esta creencia dio lugar al vitalismo, unadoctrina filosófica que se expandió por Europa a finales del siglo XVIII y quepostulabaquelosorganismosvivossecaracterizanporposeerunafuerzavitalquelosdiferenciadeformafundamentaldelascosasinanimadas.

Esta fuerza vital, identificada frecuentemente con el alma o el espíritu del quehablanmuchasreligiones,setrataríadeunafuerzainmaterialespecífica,distintadelaenergíaestudiadaporlafísicaolaquímicaque,alactuarsobrelamateriaorganizada,daríacomoresultadolavidaysinlaqueseríaimposiblesuexistencia.

Losvitalistasestablecíanunafronteraclaraeinfranqueableentreelmundovivoyelinerte.Lamuerte,adiferenciadelainterpretaciónmecanicista,noseríaefectodeldeteriorodelaorganizacióndelsistema,sinoresultadodelapérdidadelafuerzavitalodesuseparacióndelcuerpomaterial.

Puederesultaralgoincómodopensarquelovivoestáconstituidoporlasmismaspiezasqueloinerte,quenohaynadatangiblequenosdiferenciedeunamontañadeátomos ymoléculas, unidos conmás omenos elegancia. Es tentador creer que lacienciapodrámediryprobarlointangible,quenosdotarádevidayderazones,querevelará,graciasaunateoríadeltodo,losporquésynosóloloscómos.Estentadorcreerquelacienciaestanpoderosaquepodrárebajarlodivinoaecuacionessencillas


ygrandilocuentes.Pero la ciencianopersigueeso, la cienciaesprudenteyescribesuslíneassupeditadasalosexperimentos,noapomposasfantasías.

ROMPERLABARRERAENTRELOORGÁNICOYLOINORGÁNICO

JönsJ.Berzelius,reconocidovitalista,dividiólaquímicaendoscamposdiferentes:laQuímicaorgánica,queestudiabaloscompuestosquímicosqueformabanlostejidosde los animales y las plantas, y la Química inorgánica, que se ocupaba de loscompuestosqueenprincipionoparecían tenernadaquever con lavida.Berzeliusafirmabaquelassustanciasorgánicaspresentesenlosseresvivosnopodíanformarseapartirdesustanciasinorgánicasenellaboratorio,yaquelaformacióndelostejidosvivosrequeríalapresenciadeesta«fuerzavital».

Sinembargo,hacia1828,elquímicoalemánFriedrichWöhler,quehabíaestadoestudiandoensulaboratoriolosmetalesylosminerales,hizoundescubrimientoqueechaba por tierra las teorías de sumaestro Berzelius. Un día, y de forma fortuita,mezclódoscompuestosinorgánicos,elcianatodeplomoyelamoníacoacuoso,yalcalentarlamuestraobtuvouncompuestoorgánico:elcianatodeamonioourea.

Este hallazgo revolucionaría el campo de laQuímica orgánica, ya queWöhlerhabía sintetizado un compuesto orgánico, como la urea, a partir de sustanciasinorgánicasenel laboratorio, sin la intervenciónde los riñones.Era laprimeravezqueseconseguíaalgoasí.

EldescubrimientodeWöhler fue todaunarevelación,ymuchosdesuscolegastratarondeemularloydeobtenercompuestosorgánicosapartirdeotrosinorgánicos.En la década de 1850, el químico francés Pierre E. Berthelot obtuvo docenas decompuestos, entre ellos el alcohol etílico y el ácido fórmico, y más tarde llegó asintetizarelmetano,elacetilenoyelbenceno.Tambiénestudió laesterificacióndelosalcoholes,loquelollevóaldescubrimientodelosequilibriosquímicosyaclarólanocióndevelocidaddereacción.

Al mismo tiempo, el inglés William H. Perkin obtenía una sustancia cuyaspropiedadesseparecíanalasdeloscompuestosorgánicos,peroquenosedabaenelreinodelovivo:hallólaqueseríaconocidacomoreaccióndePerkin,unmétodoparaobtenerácidosgrasosnosaturados.Aestosprimeroshallazgoslessiguieronmilesymilesdeotroscompuestosorgánicossintetizadosenellaboratorio.

A pesar de que los químicos eran capaces de preparar en sus laboratorioscompuestosquelanaturalezasólofabricabaenlostejidosvivos,ydeformarotros,delamismaclase,quelostejidosvivosnisiquieraproducían,nolograronacabarconla ideología vitalista. Los vitalistas continuaban defendiendo que aquello que segeneraba en el laboratorio de manera artificial no podía ser idéntico a lo que sehallaba en la naturaleza. Su defensa se basaba en el hecho de que el tejido vivoformaba esas sustancias en condiciones de suave temperatura y a base de


componentes muy delicados, mientras que los químicos tenían que utilizarcondicionesavecesextremasdepresiónytemperatura.

Anteeste reto, losquímicos respondieron lograndoque las reaccionesquímicasque se llevaban a cabo en el laboratoriopudierandarse también en condicionesdepresiónytemperaturasemejantesalasdelosseresvivos,ylohicieronmedianteelusodecatalizadores.

Loscatalizadoressonsustanciasquepuedenacelerarofrenarunareacciónquímicasinverseafectadasenel

proceso.

El polvo de platino, que es un catalizador común, hacía que el hidrógenoexplotara en llamas al mezclarse con el aire, y dicho platino se podía recuperardespués, sin que hubiese sufrido ningún cambio durante el proceso. Sin el platino,esta reacción no ocurría de forma tan violenta y para producirla, además, eranecesarioaportarcalorparainiciarlareacción.

Descubiertalafuncióndeloscatalizadoresenellaboratorio,poranalogíasellegóa laconclusióndeque los tejidosvivosdebíande tenersuspropioscatalizadoresyhallaron que éstos eranmuy eficaces: una porciónminúscula propiciaba una granreacción.Y,además,queeranselectivos:supresenciafacilitabalatransformacióndeciertassustancias,peronoafectabaenlomásmínimoaotrasmuysimilares.Además,estoscatalizadorespresentesenlosseresvivoseranmuysensiblesavariacionesdecalor o presencia de otras sustancias, y detenían su acción para preservar elorganismo.Aestoscatalizadoresdelavidaselesllamófermentos.

En1752,elcientíficofrancésRenéA.F.deRéaumurextrajolosjugosgástricosdeunhalcónydemostróqueerancapacesdedisolverlacarne.Peronoentendíaporqué,yaque los jugosnoeran loque él denominabamateriaviva, sinoundesechoinerte.A los químicos de la época se les ocurrió entonces que había dos clases defermentos: los que actuaban fuera de las células vivas, para digerir el alimento,denominados fermentosno formes, como los jugosgástricos,y losque sólopodíanactuardentrodelascélulasvivas,llamadosfermentosformes,comolosfermentosdela levadura que descomponían los azúcares y los almidones para formar vino ohincharelpan.

DATOCURIOSO

Enrealidad,lasreaccionesquímicasdebidasalaaccióndelosfermentosyaseconocían en la Antigüedad. Desde épocas muy remotas el hombre habíautilizadodistintosfermentosparaobtenervinoapartirdefruta,fabricarpanblando en lugar de pan ácimo o, incluso, elaborar quesos o yogures tras el


fermentadoácidodelaleche.

En1876,elquímicoalemánWilhelmKühneacuñóunnuevotérminoparaestoscatalizadoresofermentosformesylosllamóenzimas,quesignifica«enlalevadura»,paradiferenciarlosdelosnoformes.

En 1896, el químico alemán Eduard Buchner trituró células de levadura conarena, con la intención de que ninguna pudiera sobrevivir y comprobar si losfermentosformesdelalevaduramoríanalmorirsuscélulas.Trasmolerlasyfiltralasobtuvounjugoqueestudióalmicroscopioparacerciorarsedequenoquedabaniunasolacélulaviva.Unavezcomprobadoesto,añadióunasolucióndeazúcaraestejugoe inmediatamente empezaron a desprenderse burbujas de dióxido de carbono y elazúcarseconvirtiólentamenteenalcohol.

Buchner había demostrado que los fermentos formes podían llevar a caboprocesospropiosde los seresvivos incluso fuerade suscélulas, asíqueel términoenzima,queKühnehabíautilizadosóloparafermentosformes,fueaplicadoatodoslosfermentossindistinción.

AfinalesdelsigloXIXhabíaquedadomásquedemostradoqueelvitalismoeraunaideaerrónea,quenoexistíaesamisteriosafuerzavitalyquetodoslosprocesosque ocurrían en los seres vivos podían emularse en un laboratorio a partir desustancias comunes. Lo que todavía quedaba por determinar era cómo eran esasenzimas,yaqueaparecíanenlascélulasencantidadesínfimaseimposiblesdeaislarenaquellaépoca.

En1926, el bioquímicoestadounidense JamesB.Sumner consiguió aislarunoscristalescuandoestabatrabajandoconunaenzimaquesehallabapresenteeneljugode un tipo de judías y comprobó que si esos cristales permanecían disueltos,producían una reacciónmuy activa, pero que si se destruían, la reacción no teníalugar,asíquellegóalaconclusióndequehabíaaisladolasprimerasenzimas.Enelfuturosepudodeterminarqueesaprimeraenzimaaisladaeradenaturalezaproteica,igualqueelrestodelasenzimasquesefueronaislandoconelpasodeltiempo.

Todo este largo e infatigable proceso de investigación en busca de respuestas,llevado a cabo por todos estos científicos ymuchos otros contemporáneos a ellos,desveló una certeza quehoy endía nos parece de sentido común: que si todo estáformadoporátomosentrelazados,desdelasarenasdelaplayahastanuestrapiel,lológico es creer que no hay leyes para la materia viva diferentes a las leyes quegobiernanlamateriainerte.Todoestáformadoporátomos,todoesquímica,lovivoyloinerte.


HoyendíasedenominaQuímicaorgánicaatodalaquímicaquesecentraenelestudiodeloscompuestos

formadosporcarbono,apesardequegranpartedeestoscompuestosnoesténpresentesenningúnservivo.

LATEORÍADELAESTRUCTURAQUÍMICA

En1857,cuandotodavíanosehabíanplanteadolosprincipalesmodelosatómicosniseconocíanlaspartículassubatómicas,elquímicoorgánicoalemánFriedrichAugustKekuléfueelprincipalimpulsordelaTeoríadelaestructuraquímica.Estateoríasebasaenlaideadelavalenciaatómica,esdecir,lacantidaddeenlacesqueunátomodeunelementopuedeestablecer conotrosátomos.Kekulé secentróenestudiar elátomo de carbono, ya que era el elemento imprescindible de los compuestosorgánicos,yllegóalaconclusióndequeeraunelementotetravalente,esdecir,quepodíaestablecercuatroenlaces.

ArchibaldScottCouper,demaneraindependiente,llegóalaideadelacapacidadde autoenlace de los átomos de carbono en 1858, de formar cadenas de átomosenlazadosentresí,yempleólasprimerasfórmulasdemoléculasenlasquelaslíneassimbolizanlosenlacesqueconectanlosátomosdecarbono.

Aleksandr Mikhaylovich, por su parte, fue el primero en incorporar enlacescovalentesdoblesenlasfórmulasestructurales.ParalosquímicosorgánicoslaTeoríade la estructura química supuso una revolución en la formade entender la síntesisorgánica.Nosetratabasólodedilucidarquéelementosconformabanunamoléculayen qué proporción, sino cómo estaban enlazados entre sí y cómo cambiaban suspropiedadessegúnsuestructura.Comoconsecuenciadeesto,elcampodelaQuímicaorgánicasedesarrollódeformainauditaapartirdeestepunto.

El trabajo más conocido de Kekulé se centró en la estructura geométrica delbenceno.Yaen1865,Kekulépublicóunartículoenelquesugeríaquelaestructuraera un anillo formado por la unión de seis átomos de carbono unidos entre símedianteenlacescovalentessimplesydoblesalternados.


Benceno

En los comienzos de la Química orgánica, los químicos dividieron loscompuestosorgánicosenaromáticos(fragantes)yalifáticos(grasos).Loscompuestosorgánicos aromáticos recibieron ese nombre debido a las fragancias de productoscomoelbenzaldehído(derivadodemelocotones,almendrasamargas,albaricoquesocerezas),eltolueno(derivadodelbálsamodeTolú,extraídodeunárbol)yelbenceno(obtenidode la resinadelárboldebenjuí).Más tardesecomprobóque,ademásdeposeer un aroma similar, los hidrocarburos aromáticos se comportaban de maneradistinta a los demás compuestos orgánicos. Esto se debe a que la molécula debencenotieneformadeanilloylosdemáscompuestosorgánicosestánformadospormoléculaslineales,porcadenasdeátomosdecarbono.

A medida que se fue concretando la naturaleza de los átomos en modelosatómicos más sofisticados, la valencia atómica del carbono y su capacidad deestablecer enlaces simples, dobles y triples, con otros elementos y consigomismo,propicióunestudioenprofundidadsobrecómolosenlacesestablecidosentreátomoserancapacesdesometeraéstosaunaestructurageométricaconcreta.

DATOCURIOSO

El benceno ya había sido descubierto por el científico británico MichaelFaradayen1825.LospropietariosdelafábricadegasparaelalumbradodeLondrespidieronaFaradayqueencontraraunasoluciónaunproblemaquetenía lugar durante el invierno: con el frío, el gas perdía su capacidad deproducirllama.Enaquellaépocaelgasparaalumbradoseobteníadelagrasadeanimalesy seguardabaenbombonasdehierro.Faraday,queenaquellaépoca era el director del laboratorio de laRoyal Society deLondres, se diocuentadequeconelfríoelgassecondensabayseacumulabaenelfondodelasbotellasenformadelíquidotransparenteyaromático.ElquímicoalemánEilhard Mitscherlich logró medir su masa molecular y establecer así la


fórmulaC6H6.

Para explicar que los enlaces entre los átomos de carbono del benceno sonsemejantes, Kekulé había sugerido que los enlaces simples y dobles oscilancontinuamente de una posición a otra. En 1929, Dame Kathleen Lonsdale,cristalógrafa británica de origen irlandés, estableció la estructura del benceno pormétodosdedifracciónderayosXyconfirmólahipótesisdeKekulé.En1939,másdesetenta años después de la suposición deKekulé, el químico estadounidenseLinusCarlPaulingpublicósuobramásimportante,Lanaturalezadelenlacequímico,enlacualdesarrollóelconceptodehibridacióndelosorbitalesatómicos.

Lahibridacióneslacombinacióndeorbitalesatómicosdentrodeunátomoparaformarnuevosorbitales

llamadoshíbridos.

Estosorbitalesatómicoshíbridossonlosquesesolapanparaformarenlacesentreátomos, y además son capaces de describir la geometría molecular. Hoy en díasabemosquelapropuestadeKekulédeenlacescambiantesesenrealidadunhíbrido.

ApartirdelosdescubrimientosdePauling,laestructuradelbenceno—asícomola estructura de otros compuestos orgánicos más complejos— puede describirsedesdeelpuntodevistadelmodeloatómicoactual.

En la actualidad, más del 95% de las sustancias químicas conocidas soncompuestosbasadosenelcarbono.Elestudiodeestoscompuestosestápermitiendo,porunlado,avanzarenelconocimientodeloscompuestosimplicadosenlavidayprofundizar en el esclarecimiento de los procesos vitales y, por otro lado, elaborarproductoscomofármacos,polímerosofitosanitariosqueinfluyennotablementeenlavidacotidiana.

COMPUESTOSORGÁNICOSENLAMATERIAVIVA

Las características y las propiedades de lamateria viva están determinadas por loselementos químicos que la componen: los bioelementos. En la materia viva sóloencontramos70delos115elementosquecomponenlatablaperiódica,ydeestos70sólo27sehallanenunaproporciónapreciableentodoslosseresvivos.

Losbioelementos primarios representan el 96,2% de lamateria viva: oxígeno,carbono, hidrógeno, nitrógeno, fósforo y azufre. Lamayoría de lasmoléculas quecomponenlosseresvivoscontienencarbonoysedenominanbiomoléculas.

El3,9%de lamateriavivaestá formadaporotroselementoscomoelcalcio,elsodio, el potasio, el cloro, el yodo, el magnesio y el hierro, y constituyen lo que


llamamos bioelementos secundarios. Y los elementos que encontramos por debajodel0,1%sonlosquedenominamosoligoelementos:cobre,cinc,manganeso,cobalto,molibdeno,níquel,silicio,etc.Hay14oligoelementosqueseencuentranentodoslosseresvivosyse les llamaesenciales,yaqueaunqueesténenmuybajaproporción,ejercenfuncionesimprescindiblesparalavida.

Losseresvivosestánconstituidosporcuatrotiposdebiomoléculasorgánicas:losglúcidos,loslípidos,las

proteínasylosácidosnucleicos.

Glúcidos

Losglúcidossonlasbiomoléculasmásabundantesenlosseresvivos.Estánformadaspor carbono, hidrógenoy oxígeno, y también suelen denominarseazúcares, por susabor dulce, o hidratos de carbono, porque la proporción que mantienen dehidrógenoyoxígenoeslamismaquelaquecontieneunamoléculadeagua (H2O):dos átomos de hidrógeno por cada átomo de oxígeno. Estas biomoléculas sesintetizanenlasplantasquesoncapacesderealizarlafotosíntesis.

Hayvariostiposdeglúcidos.Losmássencillossonlosmonosacáridos,queestánpresentes enmuchas frutas y vegetales, tienen sabor dulce y se disuelven en agua.Entreellosseencuentranlaglucosa,lafructosa,laribosaylagalactosa.

Losdisacáridossonglúcidosqueresultandelaunióndedosmonosacáridosporpérdidadeunamoléculadeagua.También sondulcesy sedisuelvenenagua.Losmásimportantessonlasacarosa,queseobtienedelaunióndeglucosayfructosayeselcomponenteúnicodelazúcarcomún—elqueseextraedelaremolachaodelacañadeazúcar—,ylalactosa,formadaporlaunióndeglucosaygalactosa,yqueseencuentradeformanaturalenlaleche.

Lospolisacáridossecomponendemásdediezmonosacáridosunidosentresíqueconformanlargascadenas.Nosedisuelvenenaguaynotienensabordulce.Losmásconocidossonelalmidón,lacelulosayelglucógeno.Elalmidóncontienemilesdeunidadesdeglucosaunidasentresídedosformasdiferentesdenominadasamilosayamilopectina. El almidón se almacena como reserva energética en semillas ytubérculos,deahíqueseaelingredientefundamentaldeharinas,pastas,cereales,elarroz o la patata. La celulosa resulta de la unión de mil y tres mil unidades deglucosa. Su función es constituir el material estructural de las plantas. Es elcomponenteprincipaldel algodón, lamaderay lapaja.Elglucógeno está formadopormásdemilunidadesdeglucosaramificadas,ysealmacenaenelhígadoyenlosmúsculoscomoreservaenergética.


Lípidos

Los lípidos soncompuestosorgánicos formadosporcarbono,hidrógenoyoxígeno.Nosedisuelvenenelaguaysonmenosdensosqueella,asíqueflotan.Constituyenlareservaenergéticadelosorganismos.Losprincipaleslípidossonlostriglicéridos,losfosfolípidosylosesteroides.

Los triglicéridos están formados por glicerina unida a tres ácidos carboxílicos.Losácidosquesoncapacesdeformar triglicéridosson losácidosgrasos,queestánformados por largas cadenas de carbono sin ramificaciones con enlaces simples(cadenasaturada)odobles(cadenainsaturada).

Enlasgrasaspredominanlosácidosgrasossaturadosysonsólidasatemperaturaambiente.Ensumayoríaprocedendelosanimales,comolasgrasasdelamantequilla(ácido esteárico) o del tocino. En los aceites, en cambio, predominan los ácidosinsaturados,quesonlíquidosatemperaturaambienteyensumayoríaderivandelasplantas,comoelaceitedeoliva(ácidooleico),demaízodegirasol.

Losalimentosricosengrasastiendenaobstruirlasarterias—suabusoaumentalaincidencia de enfermedades coronarias— y constituyen el grupo alimenticio máscalórico.Porelloserecomiendaunconsumomoderadoy,enlamedidadeloposible,sustituirlosalimentosconácidosgrasossaturadosporotrosqueseaninsaturados.

Losfosfolípidossonsimilaresalostriglicéridos,yaqueposeenglicerina,ácidosgrasos,ácidofosfóricoyunabasenitrogenada.Elmásabundanteeslalecitina,queennuestrocuerpolaencontramosenelcerebroyenlosnervios.Losalimentosricosenfosfolípidossonlayemadehuevo,lassemillasdesoja,elhígado,lossesosyelcorazón.

Losesteroidessonotraclasedelípidosquederivandelhidrocarburoesterano,yel más importante es el colesterol, que es de origen animal y se encuentra en lamembrana celular y en la sangre.Lamayorparte del colesterol que tenemos en elcuerpo es sintetizado por el hígado a partir de las grasas saturadas. Su principalfunción es mantener la flexibilidad de las membranas celulares, aunque suacumulaciónesperjudicial,yaqueendureceytaponalasarterias.

Otros esteroides son las hormonas sexuales, como la testosterona o laprogesterona, las hormonas de las cápsulas suprarrenales, que regulan elmetabolismo,ylosácidosbiliares.

Proteínas

Lasproteínas son polímeros constituidos por carbono, hidrógeno y oxígeno, y enmenormedida,por azufrey fósforo.Están formadospor launióndeunidadesmáspequeñas llamadas aminoácidos a través de un enlace peptídico. Existen 20aminoácidosqueforman lasproteínas,ochode loscualessonesencialesporqueno


lospuedesintetizarelorganismo,sinoquehandeserobtenidosatravésdeladieta.Lasproteínasrealizandiversasfuncionesenelcuerpohumano:algunassondetipoestructural,comolosmúsculos;otrassirvencomocatalizadores,comolasenzimas;otras son reguladoras, como algunas hormonas, y otras ayudan al transporte desustanciascomolahemoglobina,encargadade transportareloxígeno.Encontramosunaaltacantidaddeproteínasenlascarnes,lospescados,lalecheyelhuevo,siendoesteúltimoelalimentoquecontienetodoslosaminoácidosesenciales.Lasproteínasquesonsolublesenaguayposeenestructuradegloborecibenelnombredeproteínasglobulares, y entre ellas están las albúminas y las globulinas, y las proteínasinsolublesenaguayconunaestructuradecadenasenrolladassedenominanproteínasfibrosas,comolaqueratinayelcolágeno.

Ácidosnucleicos

Losácidosnucleicossonmacromoléculasformadasporcarbono,hidrógeno,oxígeno,nitrógeno y fósforo, constituidas por unidades más pequeñas denominadasnucleótidos. Cada nucleótido, a su vez, está compuesto por ácido fosfórico, unmonosacáridode cinco carbonos, quepuede ser ribosaodesoxirribosa, y unabasenitrogenada:adenina(A),guanina(G),timina(T),citosina(C)yuracilo(U).Haydostipos de ácidos nucleicos que se diferencian por su estructura química y por sufunción:elADN(ácidodesoxirribonucleico)yelARN(ácidoribonucleico).ElADNseencuentraenelnúcleodelascélulasyeselquecontienelainformacióngenética;y el ARN se ocupa de transmitir la información genética al exterior del núcleo yparticipaenlasíntesisdelasproteínas.

COMPUESTOSORGÁNICOSENLAMATERIAINERTE

LaQuímicaorgánicasededicaalestudiodeloscompuestosbasadosenelcarbono,peroestos

compuestosnolosencontramosúnicamenteenlosseresvivos;tambiénsoncompuestosorgánicospordefinición

losderivadosdelpetróleo.

Elpetróleo

Elpetróleo es un líquidooscuro, densoy viscoso, cuyo significado etimológico es«aceite de piedra», ya que presenta textura oleaginosa y lo encontramos en


yacimientos de roca sedimentaria. El petróleo, procedente de la descomposiciónanaerobia (en ausencia de aire) del microplancton acumulado durante millones deañosenelfondodelagosyotrascuencassedimentarias,estácompuestopormásdecienhidrocarburos, ademásde trazas de azufre, nitrógenoy oxígeno.Las bacteriasanaerobiasactúansobreloslípidosdelosmicroorganismosylosconviertenenácidosgrasos simples que por sucesivas reacciones dan lugar a los hidrocarburos delpetróleo.Elprocesodeformaciónesmuylento,comoloconfirmaelhechodequenoseencuentrepetróleoensedimentosrecientes.

El petróleo suele hallarse en forma de bolsas entre dos capas arcillosasimpermeables que, además, contienen agua salada e hidrocarburos gaseosos comometano y etano. Para extraerlo se hace uso de la perforación directa, bien porpercusión, es decir, triturando la roca por elevación y descenso de una sonda deacero,obienmedianteuntrépanodegrandurezaquegiraaaltavelocidad.

Elpetróleobruto,tambiénllamadocrudo,apenastieneaplicaciones,perosiselesomete a un proceso industrial llamado refinado, cuyas fases son la destilaciónfraccionada y el craqueo, podemos obtener hidrocarburos de gran utilidad. Ladestilación fraccionada consiste en un proceso físico a partir del cual se puedensepararloscomponentesdelpetróleoporcalentamiento,yaquecadaunohierveaunatemperatura determinada, así, a temperaturas diferentes se producen los vapores delasdistintassustanciasdeinterés.Estassustanciasserecolectanindependientementeunavezcondensadas,ydeestamaneraseobtieneporejemploeldiésel,elquerosenoolagasolina,porordencrecientedesupuntodeebullición.

No obstante, como la fracción de gasolina que se recolecta por destilaciónfraccionada esmuybaja, normalmente seutilizaunprocesoquímicoparaproducirgasolina:elcraqueo.Dichoprocesoconsisteenromperloshidrocarburosdecadenalarga del petróleo utilizando calor y un catalizador. La ruptura de hidrocarburosconduce a la formación de hidrocarburos de cadena corta, y residualmente seproducen hidrocarburos con dobles enlaces entre carbonos que se utilizan en lasíntesisdeplásticos.Puestoquelasgasolinasvanaserutilizadasprincipalmenteenlosmotores de explosión, hande pasar por una serie de procesos quemejoren suspropiedades.Lagasolinanopuedesercorrosivaparaelmotor,asíquesesometeauna reacción química llamada endulzamiento que enmascara el carácter ácido ycorrosivodelosmercaptanosquecontiene.Lagasolinatampocohadeserexplosiva;dehecholasqueseempleancomocombustiblesdeautomociónseclasificanporsuíndicedeoctanos.

DATOCURIOSO

Es un error común pensar que la gasolina está formada por octanos (quetambiéneselnombredeuncompuestoquímico).Enrealidadlarazónporlaque se habla de octanos u octanaje para clasificar la gasolina es que el


trimetilpentanotieneochoátomosdecarbono.

La gasolina comercial está formada por una mezcla de heptano ytrimetilpentano. El trimetilpentano se va quemando en los motoressuavemente, por loque esun excelente combustible, así que se le asignauníndicedeoctanosde100.Elheptanoardedeformaexplosiva,asíquenoesunbuencombustible,porloqueseleasignauníndicedeoctanosde0.

La gasolina de 95 octanos es en realidad una mezcla del 95% detrimetilpentanoyun5%deheptano.

Otra forma de controlar la explosión es agregando un catalizador.Antiguamenteseempleabaplomo,perocomoesunagentetóxico,ensulugarseutilizandiversosalcoholescomoantidetonantes.

Laimportanciadelpetróleonosóloresideensuusocomofuentedeenergía,sinoquesirvedemateriaprimaparalasíntesisdeotrasmuchassustanciasorgánicascomolosplásticos, las fibras sintéticas, algunospegamentos, colorantes y pinturas, todosellosdenominadosgenéricamentecomopolímerossintéticos.

Polímerossintéticos,derivadosdelpetróleo

El primer polímero totalmente sintético, en el que no se utilizó ningún extractovegetal para su fabricación, fue obtenido en 1909 por el químico belga Leo H.Baekelandapartirdefenolyformaldehído.Labaquelita—asíllamóaestepolímero—fuelaprimeradeunaseriederesinassintéticasquerevolucionaronlaeconomíamodernaylavidatecnológicadandoinicioalaeradelplástico.Labaquelitaresultóserunplásticobaratodeproducir,muyversátilyno inflamable.El atractivoestiloretro de los viejos productos de baquelita y la producción masiva han hecho queactualmente los objetos de este material se lleguen a considerar de colección. Seutilizaba para fabricar las carcasas de teléfonos y radios, en juguetes, hasta enestructuras de carburadores. Actualmente se usa en aisladores de terminaleseléctricas,piezasdefrenodeautomóvilesyasasparaenseresdecocina.Baekelandtambién patentó un papel fotográfico que podía revelarse en agua, el papelVelox.Graciasalaventadeestapatenteaunaimportanteempresadedicadaalafotografíayla explotación de la baquelita, en la década de 1920 Baekeland amasó una granfortuna.

En 1922, el químico alemán Hermann Staudinger comenzó a estudiar lospolímeros y en 1926 expuso su hipótesis de que éstos estaban hechos de largascadenas de carbono formadas por unidades pequeñas o monómeros unidos porenlaces covalentes. Propuso las fórmulas estructurales del poliestireno y delpolioximetileno, tal como las conocemos actualmente, como cadenas molecularesgigantes, formadas por la asociación mediante enlace covalente de ciertos grupos


atómicosllamadosunidadesestructurales.Hoyendíaexisteunaenormevariedaddepolímerosqueseobtienenapartirde

derivadosdelpetróleo,aunqueaveceslasmateriasprimaspuedentenerotroorigen,y están constituidos fundamentalmente por carbono e hidrógeno combinado conoxígeno, cloro, flúor, azufre y nitrógeno en menor proporción. En función de suspropiedadesfísicasexistenvariostiposdepolímeros:fibras,polímeroselastómerosypolímerosplásticos.

Las fibras están formadas por moléculas largas y estiradas con capacidad deuniónentresímediantefuerzasintermoleculares,loquelesconfieregranresistencia.Elalgodónyelnailonsonfibras.

Los polímeros elastómeros se deforman fácilmente y tienen la capacidad derecuperarsuformainicialcuandocesalacausadeladeformación.Estructuralmenteestán formados por cadenas enrolladas de manera arbitraria. Para mejorar suresistenciaalrozamientosesometenavulcanizado.Elcauchonaturalysintético,asícomoelneopreno,sonpolímeroselastómeros.

Los polímeros plásticos sonmoldeables en caliente, y una vez que se enfrían,mantienenlaformaquehanadoptado.

Porunladoestánlospolímerostermoplásticos,quepuedencalentarseyenfriarseunayotravezparaserdeformados,porloquesonreciclables,yestánformadosporlargascadenasunidasentresímedianteenlacesdébiles.Sonpolímerostermoplásticoselpoliestireno(PS),queseutilizaparaproducirenvasesocomorellenodecajasdeembalajeoaislamientoacústicoensuformaexpandida,tambiénllamadapoliexpán;elclorurodepolivinilo(PVC),queseutilizaentuberíasocableadoyeselmaterialdelqueestánhechoslosllamadosdiscosdevinilo;eltetrafluoroetilenooteflón,quepor ser un polímero inerte y antiadherente se utiliza tanto en prótesis quirúrgicascomopararevestimientodesartenes;yelpolimetacrilatodemetilo(PMMA)llamadometacrilato oplexiglás, que por sus propiedades ópticas es utilizado para fabricarlentes,ademásdeobjetosdecorativos.

DATOCURIOSO

La palabra plástico es un adjetivo, no un sustantivo, que significa que esmoldeable, que tiene plasticidad. A pesar de que en el lenguaje ordinariohablemosdeplásticos,locorrectoeshablardepolímerosplásticos.

Por otro lado están los polímeros termoestables, que una vez calentados,moldeadosyenfriados,nosepuedenvolveraablandarydeformar,porloquenosonreciclables.Estructuralmente están formadospor largas cadenasunidas entre sí porenlaces fuertes. Son polímeros termoestables la baquelita, lamelamina, las resinasepoxiqueseusancomoadhesivos,lasiliconaoelpoliuretano.


El sistema internacional de codificación de SPI (Sociedad de Industrias dePlástico)seutilizaparaidentificarlosresiduosdeplásticodebotellasycontenedoresqueusamoscotidianamente,tantoencasacomoenlaindustria.ElSPIapareceenlabasedelosenvasescomounnúmerorodeadodetresflechasyenlaparteinferiordelmismo unas siglas. Tanto el número como las siglas hacen referencia a lacomposiciónquímicadelplástico.

El 1 es el PET, tereftalato de polietileno de los botellines de agua; el 2 es elHDPE,polietilenodealtadensidad;el3esPVC;el5esmuycomún,yaqueeselPP,polipropileno,etc.Comonormageneral,cuantomenorsealanumeración,másfácilseráelreciclado.

Elcaucho

El caucho es un polímero natural que se obtiene de muchas plantas, peroprincipalmenteseextraedellátexquesurgedeloscorteshechosdeltroncodeHeveabrasiliensis. Esta sustancia se coagula, se lava, se refina y se procesa de diferentemanera en función de su finalidad. El caucho natural resulta poco elástico y sereblandecefácilmenteconelcalor.

El químico estadounidense Charles Goodyear, en una precaria situaciónfinanciera después de que su empresa de maquinaria industrial hubiese fracasado,dedicó varios años de su vida a investigar y hacer pruebas experimentales con elcaucho. En 1839 descubrió un tratamiento del caucho llamado vulcanizado. Elprocedimientoconsistíaencalentarelcauchopreviaadicióndeazufreenpolvo.Elresultado final esque lasmoléculas elásticasdecauchoquedabanunidasentre sí atravésdepuentesdeazufre.Estoformauncauchomásestable,másduro,muchomásduradero,másresistentealataquequímicoysinperderporellosuelasticidadnatural.También transforma la superficie pegajosa del caucho original en una superficiesuavequenoseadhierealmetaloaotrosplásticos.Esteprocesodevulcanizadofueel que dio origen a los primeros neumáticos de la historia, tal y como hoy losconocemos.

Elceluloide

En 1960, gracias a un concurso, se descubrió otro polímero semisintético. LosfabricantesestadounidensesdebillaresPhelanyCollander,nosesabesipormotivosaltruistas o económicos, ofrecieron un cuantioso premio a quien consiguiese unmaterial capaz de sustituir al costoso y escaso marfil que por aquel entonces seutilizabaparafabricarlasbolasdebillar.JohnWesleyHyatt,inventorestadounidenseque trabajaba en una imprenta, se puso manos a la obra y descubrió un nuevomaterial:elceluloide.


DATOCURIOSO

ElingenieroThomasHancock,trasperfeccionarelhallazgodeGoodyear,seadelantóapatentarelprocesodevulcanizadoen1843,cosaqueGoodyearnohabía hecho. Por ese motivo Goodyear nunca llegó a ganar dinero con sudescubrimiento,porelqueademáshabíaempeñadotodaslasposesionesdesufamilia para financiar sus investigaciones. Goodyear falleció en 1860, y loúnicoquedejóenherenciaasufamiliafueunalargalistadedeudas.Apesarde ello, sunombre se sigueasociandoa la industriadelneumáticodebidoaqueunaempresadeéxitodelmundodelaautomoción,quenadatienequeverconGoodyearniconsufamilia,tomósunombreparalacompañía.

Elceluloideesunpolímeroabasedenitratodecelulosaqueseobteníatratandola celulosa extraída de las plantas con alcanfor y etanol. Esta sustancia plásticaadquiríalaformadeseadaantesdeendurecerse.Parecíaidóneoparafabricarbolasdebillar,peronoganóelconcurso,yaqueenciertascondicioneselnitratodecelulosaesexplosivoyaltamenteinflamable,porloquelasbolasdebillar,alchocarentresí,producíanpequeñosestallidos.

Apesar de esto la patente del celuloide tuvomucho éxito por el hecho de quepodía moldearse con calor reiteradamente. Se utilizó para fabricar mangos decuchillos,monturas degafas, peines y demásobjetos deuso cotidiano, perodondetuvo una mayor aceptación fue en la industria cinematográfica, ya que durantemuchosañoslosrollosdefotografíaycinesefabricaronconestematerial.Porestemotivo a la industria del cine se le sigue llamando industria del celuloide. Sinembargo,alseraltamenteinflamableydeteriorarseconlaluz,elceluloidenoeraelmaterialidóneoparaserproyectadoenunasaladecine,asíqueconeltiemposefuesustituyendoporpolímerosmásafinescomoeltriacetatodecelulosay,actualmente,porpoliésteres.

La Química orgánica se encarga de estudiar todo lo relativo a los compuestosbasadosenelcarbono.Aunquesunombresurgiesedelaideaprimitivayerróneadequelamateriaqueformalosseresvivosseregíaporunasleyesdiferentes,comosiloselementosquímicospudiesenserguiadospor loque losvitalistas llaman fuerzavital.Denuevolacienciadescribecómosonlascosasynoaspiraaexplicarporquésoncomoson.Lavidaestásometidaalaslargascadenasdecarbono,perotambiénlospolímerosloestán,ysonelparadigmadeloinerte.Estoesunarealidadynoeselcometidodelacienciaresponderalapreguntadeporquéesasíynodeotramanera,sinoestrictamentellegaralaconclusióndequeevidentementeesasí.

Por tradiciónse siguiódenominandoQuímicaorgánicaa lapartede laquímicaque estudia los compuestos mayoritarios de los seres vivos que, de hecho, estánbasadosenelcarbono,perotambiénloeslaquederivadelospolímeros,quetambiénestánbasadosenelcarbono,ydeunaampliavariedaddefármacos.


Laetiquetade loorgánicopuede resultaralgoconfusayaque,dependiendodelámbito en el que se utilice, el término «orgánico» tiene diferentes acepciones. Porejemplo,separamoslabasuraendesechosorgánicoseinorgánicos,yenesadivisiónlospolímerosvanalcontenedordelosresiduosinorgánicos.Entérminosquímicosloque realmente estamos haciendo en esos casos es separar los residuos fácilmentebiodegradablesdelosquenoloson.

También en ocasiones, especialmente en agricultura, se utilizan indistintamentelos términosorgánicoy ecológico, a pesar deque en este casoningunode losdosadjetivosestébienempleado.

DATOCURIOSO

En la películaCinemaParadiso (1988) dirigida por Giuseppe Tornatore, seproduce un incendio causado por el carácter inflamable del celuloide. Elproyectorsequedaenganchadoenunfotogramadelapelícula,yelcalordelfocodelproyector,al insistirsobreunúnico fotograma, loderriteyprovocaque el resto delmetraje comience a arder. El fuego se propaga por toda lasala.

Aunqueenestecasoelincendiosucedaenlaficcióndeunapelícula,sabemosquehaocurridoenlarealidad,sobretodoenpelículasanterioresa1950,yaque todas estaban hechas de celuloide. Muchas de ellas se han perdidoirremediablementeynohayindiciosdequequedealgunacopia.

En 1990, el director de cine Martin Scorsese fundó una organizaciónencomendada a la preservación y restauración de documentoscinematográficos. Scorsese afirma que más de la mitad del cine mudoestadounidensedesparecióporhaberseinflamadoelceluloide.

Loorgánico,dentrodellenguajecotidiano,siguerefiriéndosealovivooaloquealgunavez loestuvo.Loorgánicosiguealbergandoennuestro ideario inconscienteesachispaoriginal,esafuerzavitalqueconsiguealborotaralosátomosydotarlosdevida.


7

DESMONTANDOMITOS

LONATURALVERSUSLOSINTÉTICO

Cuandodecimosquealgoesnatural,solemosreferirnosaque loencontramos libreen la naturaleza, que forma parte de las plantas, de la tierra o de los animales,excluyendo siempre alhombrede estaúltimacategoría;puestoque si algoha sidocreadoporelhombresolemoselevarlo(orebajarlo,segúnsemire)alacategoríadeartificio.

Sedesconoceenquémomentotodolocreadoporelhombredejódeconsiderarsenaturalycomenzóaservistocomoalgoartificial.Todoslosanimalesintervienenenelmedio,comotambiénlohacenlasplantas,peroserconscientessólodelpapeldelhombreycontemplarlo,además,comomásinvasivoypoderosoqueelrestonodejadeserunavisiónparcialyantropocentristadelmedioambiente.

Elhombreformapartedelanaturalezaydesempeñaunpapelfundamentalensuequilibrio, como el de cualquier otra especie que sea capaz de mantener unapoblación tan numerosa como la nuestra. Esto no nos exime de ser respetuosos ycuidadosos con lo que nos rodea. Mantener limpia nuestra casa es fundamental,principalmente para nuestro bienestar. Cuidar nuestro entorno y favorecer elequilibriodelmedioambienteesloqueconocemoscomoecología,yenesteámbitolaquímicacobraunpapelfundamental.

Ataques gratuitos al medio ambiente nacidos del desconocimiento son, porejemplo, los derivados de la agricultura tradicional, cuando el uso de fitosanitariosestabadescontrolado,odirectamenteseutilizabaestiércolparaabonarlascosechas,contodoslosproblemassanitariosymedioambientalesqueacarreaba,sinsaberlo.Oel vertido sin control de residuos al mar, a ríos y lagos, sin haber estudiadopreviamentecómoibaaafectarlacomposiciónylatemperaturadeesosresiduosalaflora y fauna del lugar. O la emisión descontrolada de gases provenientes de lacombustión,tantodelaindustriacomodeltransporte.


El avancede laquímicaha logradoque estas actividades seanmás respetuosascon el medio ambiente y, por tanto, más beneficiosas para nosotros mismos. Laquímica,encomuniónconotrascienciasmedioambientales,hadesarrolladonuevosprocesos,técnicasyproductosquenospermitenaprovecharmejorlosrecursosqueelmedionosbrinday,almismotiempo,producirunimpactomínimosobreelequilibrionaturaldelsistema.Laquímicaseencargadeestudiarlaspropiedades,laestructuraylastransformacionesquesufrelamateria,yesquetodoloquehayenlanaturaleza,todoloqueahoramismopodemosobservaranuestroalrededor,esmateria.

Graciasa laquímicapodemosmantenercontrolada lacomposicióndelaire,delagua, de la tierra, de los alimentos que consumimos, garantizar su idoneidad, eincluso certificar que todos los procesos sean totalmente respetuosos y se den enperfecto equilibrio con el entorno. La química es, eminentemente, una cienciaecologista, y su campo de experimentación es lamisma naturaleza. Gracias a ellahemos podido detectar problemas a escala global, como el deterioro de la capa deozono o el aumento del efecto invernadero derivado de la actividad industrial, yllegaraponerleremedio,minimizarelproblemaomantenerlocontrolado.

BREVEAPUNTESOBREELORIGENDELUNIVERSO

Unaideafundamentalesquesicreásemosunátomodecualquierelementoquímicocolocandoensusitiolaspartículasquelocomponen(losprotones, loselectronesylos neutrones que lo forman), éste sería indistinguible de otro átomo del mismoelementohalladolibreenlanaturaleza.Sinembargo,estehecho,ademásdeserunaproezacientífica, seríauncostosodisparate,puestoqueesmuchísimomássencilloconseguirunelementodelentornoquesintetizarloenunlaboratorio.

Desintetizarlosátomosquelocomponentodoyasehanencargadolasestrellasy


el universo primigenio. Cada átomo de hidrógeno de nuestro cuerpo, así como elrestodelosátomos—desdeelhierroquecirculapornuestrasangrehastaelcalciodenuestroshuesos,pasandoporeloxígenoquerespiramosyelmagnesiodelaclorofilaquetiñedeverdelahierba—,tienensuorigenenelinteriordelasestrellas.

Sabemosqueeluniversoestáenexpansiónyquesutiempo,suespacioytodoloquehayenélcomenzóconunagranexplosión,loqueconocemoscomoelBigBang.Desconocemos qué ocurrió en los primeros instantes de esa explosión, ni por quésucedió,pero laTeoríadelBigBangexplicaqueapartirdeestagranexplosiónsecrearon los protones, neutronesy electrones, que son las partículas que forman losátomos. Estas partículas comenzaron a combinarse entre sí en un proceso llamadonucleosíntesisparadarlugaralosátomosmásligeros:elhidrógeno(quesólocuentaconunapartículadecada)yelhelio(quecuentacondospartículasdecada).

El resultado de esa enorme explosión fue una gran nube de materia,principalmente hidrógeno y helio, en expansión, que poco a poco empezó acondensarse por zonas hasta formar estrellas. A medida que estas estrellas enformación,llamadasprotoestrellas,atraíanhaciasímásmateria,ibanaumentandolapresiónylatemperaturadesuinterior.Atemperaturastanaltascomolasquesedanenelnúcleodeunaestrella,lasvelocidadesdelosátomossontalesquechocanentreellosprovocandoquelosátomosdehidrógenosefusionenhastaobtenerátomosdehelio.Cuandolaestrellahaconsumidoelhidrógenodesunúcleo,empiezaafusionarhelioparaobtenerátomosmáspesadoscomoelcarbono(Z=6)y,enmenorcantidad,eloxígeno(Z=8).Segúneltamañodelaestrella,éstapodráfusionarelementosmásligeros o más pesados. Cuanto mayor sea su tamaño, mayor será su atraccióngravitatoria,asíquemássecomprimiránunosátomosconotroshaciendoaumentartodavía más la temperatura interior de la estrella. A mayor temperatura, mayorvelocidadde losátomos,ypor tantomayorcantidaddechoquesentreellos,con loque se producirá la fusión de elementosmás pesados. Fusionar helio liberamenosenergíaquefusionarhidrógeno,poresomuchasestrellaspequeñassonincapacesdeseguir fusionando elementos una vez que agotan el helio y mueren como enanasblancas.

UnaestrelladeltamañodelSolnopuedefusionarmásalládeloxígeno,perounaestrella masiva puede seguir fusionando átomos hasta llegar al hierro, que es elelementoZ=26.Lasestrellasmasivasvansintetizandoprincipalmentehelio,carbono,oxígeno,neón,magnesio,silicioy,finalmente,hierro—aunqueenmenorproporcióntambiénse sintetizanotroselementos intermediosmás ligerosqueelhierro—.Unavezquelaestrellacomienzaaproducirhierro,esincapazdefusionarnadamás,ysunúcleo se vuelve inestable. La atracción gravitatoria que comprime la estrella esrebajada por la energía provocada por la fusión de átomos que escapa radialmentehacia fuera. Los átomos de hierro absorben parte de esa energía, con lo que laatraccióngravitatoriacomprime laestrellaaplastando losátomosunoscontraotros.Elaumentoexponencialdeladensidadprovocadaporesteaplastamientoimpideque


laenergíasealiberada,acumulándoseenel interiordelaestrella.Estaacumulacióndeenergíahacequelaestrellaexploteyaesaexplosiónlallamamossupernova.

Durante una supernova se genera suficiente calor como para fusionar loselementosmáspesadosqueelhierro,conloqueaparecenelcobalto,elníquel,eloro,el platino, el uranio, etc. Esta explosión dura apenas unos segundos, y por eso laaparicióndeestoselementosesmenosfrecuente,deahílaescasezdeloro.

En una supernova todos los elementos sintetizados se esparcen por el espacioprovocando la formación de nebulosas, una gran conglomeración de gases(principalmente hidrógeno y helio) y elementos pesados en forma de polvo. Estasnebulosas, que contienen todos estos elementos se vuelven a condensar creandonuevasestrellas,planetas,etc.Esteprocesosevarepitiendounayotravez,porloqueencadageneracióndeestrellassedispondrádeunamenorcantidaddehidrógeno,elelemento principal que activa las reacciones nucleares en las estrellas. Así, en unfuturotodavíamuylejano,yanoseformaránmásestrellas,porloqueprobablementeeluniversoseiráenfriandolentamentehastaqueexplotelaúltimaestrella.

TodoloquesomosytodoloquehayanuestroalrededorestáformadoporesosátomosquesurgieronenlanucleosíntesisdelBigBangyenlasestrellas.Todosloselementos químicos fueron creados así y, después, en una cadena de intercambiosentrelatierra,lafloraylafauna,esoselementoshanidoapararallugarqueocupanahora.Nohaynada libredeelementosquímicos,pues todoestá formadoporellos.Por esta razón de peso no tiene ningún sentido afirmar que existen productos sinquímica.

LAESTRATEGIADELONATURAL

Muchasvecesseutilizacomoestrategiademarketingelreclamodesinquímicaode100%natural.Estapublicidadpresuponeunadiferenciaciónentrelascosasnaturales,que son las buenas, y las que tienen química, que son las nocivas. Realmente noexiste tal distinción, puesto que todo, por definición, es natural, y todo, enconsecuencia,esquímico.

La verdadera distinción que se pretende hacer cuando se utiliza el reclamo denaturalosinquímicaesqueexistencosasnaturales,queseencuentran libresen lanaturaleza,yotrasartificialesosintéticas,quesoncreadasenellaboratorio.

Siemprequesepuedaextraerunasustanciadirectamentedelanaturaleza,yaseaun principio activo de un medicamento, de un cosmético o de un alimento, seobtendrádeesamaneraporlasencillarazóndequeesunprocesomáscómodo,fácildereproduciry,portanto,máseconómico.Cuandoesteprocesoesinviable,porquelo que necesitamos extraer no se halla libre en la naturaleza, esmuy escaso,muycostosooporqueresultaríaunaprácticapocoresponsableopocoecológica,seoptarápor sintetizar dicha sustancia en un laboratorio.Así que este tipo de decisiones se


tomandeformaresponsableyaplicandolalógica.Noobstante,queuna sustancia seextraigade lanaturalezao se sinteticeenun

laboratorio no la hace ni mejor ni peor, ya que se trata exactamente de la mismasustancia,constituidaporlosmismosátomosunidosentresídelamismamanera,asíquesuspropiedadesvanaserlasmismasyseráimposibledistinguirunadelaotra.

Unasustanciasintetizadaenellaboratorioseráidénticaaesamismasustanciaextraídadelanaturaleza.

Además,hayquetenerencuentaqueextraeralgodirectamentedelanaturalezanoloconvierteautomáticamenteenalgomásecológico.Inclusolainterpretacióndeeste hecho puede ser la contraria a la ecología, pues estamos interviniendo en unprocesonaturalynuestraintervenciónloaltera,asíquesinosponemosexquisitosyentendemoscomonaturalcualquierprocesoespontáneoeliminandoalhombredelaecuación,lomásecológiconoesprecisamenteloquellamamosnatural.

Silassustancias«naturales»ylas«químicas»sonexactamentelasmismas,seránigual de seguras y saludables, así que, sea cual sea su origen, el resultado esexactamenteelmismo.Peroveamosalgunosejemplos.

Productosalimenticios

Enlosúltimosañosloslinealesdelossupermercadosdedicadosaloslácteossehanido multiplicando. Cada vez contamos con más tipos de productos lácteos enprincipiodestinadosagruposdepoblaciónconcretos,connecesidadesespecíficas,loque se puede considerar un gran avance; pero algunos de estos productos hanutilizadoestos reclamosparadiferenciarsedel resto, insinuandoqueporello tienenunascualidadesmejoresalasqueofrecelacompetencia.Eselejemplodeunaampliavariedad de marcas que han introducido una variante de leche con una mayorconcentracióndecalcio,ocomosuelendecir:enriquecidaconcalcio.

El problema es que este tipo de productos enriquecidos con calcio suelen iracompañadosporelreclamodenatural,loqueenseguidaseasociaasinquímica.Eshabitual que nos encontremos conmensajes del tipo «leche enriquecida con calcionatural» o «leche enriquecida con calcio de leche». El calcio, por definición, essiemprenatural,yaquetodoelqueencontramosenlanaturalezahasidocreadoenuna estrella, así que todo el calcio que se añada a la leche se ha extraído de lanaturaleza,deunaformauotra.Nosesintetizacalcioenunlaboratorioporqueseríaabsurdo,yaquelanaturalezanoslobrindaenabundanciayesfácilmenteextraíble,además de tratarse de un elemento químico, es decir, que no está constituido pordiferentesátomos,sinoqueesuntipodeátomoenconcreto,elZ=20.

Enalgunosanunciospublicitariosseespecificaqueelextradecalcioprovienedelaleche,ynodemineralesodesales,comosiestosupusiesealgúntipodeventajao


beneficioparalasalud.Elcalciodela lecheoelcalcioquepodamosextraerdeunmineral es exactamente el mismo, es el elemento Z=20, y tanto en los mineralescomo en la leche este calcio está formando parte de sales. Provenga de dondeprovenga,elcalcioestáconstituidoporlamismaproporcióndeprotones,neutronesyelectrones,sonexactamenteiguales,asíqueunonopuedesermejorqueotro.

Además,¿quésentidotieneextraerelcalciodelalecheparaincorporarloaotralechequepodamosvendercomoenriquecidaconcalcio?¿Quéharíamosconlalecheque se queda sin calcio? ¿Serviría para algo? Sería una práctica no sóloeconómicamenteinadecuada,sino,además,muypocoecológica.Porestemotivoloque suele hacerse para fabricar este tipo de leche es añadir calcio de procedenciamineralenformadesales,comolasqueyacontienelaleche,comocitratodecalcio,acetatodecalcioofosfatodecalcio,yademásañadirlesproporcionalmentevitaminaDparaqueestecalcioseasimileadecuadamenteyseasaludable.

Laestrategiademarketingesclara:decirqueelcalciodelalechehasidoextraídodeunapiedra(aunqueseaasí)noseríaunreclamomuyatractivoparaelconsumidor.En cambio, decir que el calcio es natural o que procede de la leche induce alconsumidorapensarqueesmássaludable.

Gracias a la química sabemos que no es así, que independientemente de laprocedencia del calcio, en nuestro organismo el efecto de uno y otro va a serexactamenteelmismo,yaquesetratadelmismoelementoquímico.

Elcalcioqueprovienedelalecheeselmismoelementoquímicoqueelcalcioqueseextraedeunarocay,por

tanto,ambostienenlasmismaspropiedades.

Siguiendo con los productos lácteos, cada vez encontramos más marcas quepublicitannuevosproductos sin lactosabajo lemas como«mañanas ligeras», «fácildigestión»,«laquemejorsienta»,«únicaydigestiva»…pero¿sonciertastodasestaspropiedades?

Elprincipalcarbohidratoquecontienelalecheeslalactosa(alrededordeun5%).La lactosa es un disacárido, un glúcido formado por dos monosacáridos unidos:glucosaygalactosa.

Lactosarompiéndoseporaccióndelalactasa


Nuestroorganismoproducedeformanaturalunaenzimallamadalactasaqueescapaz de romper la lactosa en sus dos componentes haciendo que estos dosmonosacáridos ya puedan ser absorbidos por el intestino. Lo más curioso de laproduccióndelechesinlactosaesquesesirvedeestemecanismonaturalparahacerdesaparecer la lactosade la leche.Esdecir,a la lechesin lactosanose leextrae lalactosa, sino que se le añade enzima lactasa, con lo cual la lactosa aparece en esaleche ya dividida en glucosa y galactosa. La forma habitual de añadir lactasa a laleche es agregar ciertosmicroorganismos que producen lactasa, como levaduras uhongos.Elresultadoesuna lechemásdulce,yaque lacapacidadedulcorantede lalactosaesmenorqueladelosmonosacáridosquelacomponen.

Inevitablementesurgelapregunta:sinuestroorganismoyaproducenaturalmentelaenzimalactasa,¿porquéseleañadeaestosproductos?Larazónprimigeniaesqueuna parte de la población sufre un déficit de producción de enzima lactasa en suorganismo,loqueconocemoscomointoleranciaalalactosa,asíqueestosproductosestabanoriginalmentedestinadosaesaminoría.

DATOCURIOSO

La intolerancia a la lactosa puede deberse a causas genéticas. Cuandonacemos, ya tenemos programado el momento en que descenderá nuestroniveldeenzimalactasa,queesindispensableparatolerarbienlalactosa.

Estoseremontaalaépocaprimitiva.Cuandoloshumanoseranrecolectoresdealimentosyvivíandelacaza,lasmujeressolíandarleselpechoasushijoshasta los tres años y el niño ya no bebía más leche en toda su vida. Perocuando se produjo el actual período interglaciar, que propició lamultiplicacióndelaespeciehumanayelincrementodelacompetenciaporlosalimentos, los hombres, que muchas veces iban a cazar y volvían sin nadaparacomer,encontraronunasoluciónaldarsecuentadequesimuñíanunabestia y bebían su leche, ésta no sólo quitaba el hambre sino que ademásalimentaba.Así fue como en la revoluciónmás grande de la humanidad, laneolítica, cuando pasamos de nómadas a sedentarios, el hombre empezó aconsumirlechetambiéndeadulto.

Peroparaqueunhombrepudiera consumir leche, su códigogenéticodebíaposeer unamutación, en concreto en el gen que codifica la enzima lactasa.Como el consumo de leche en la edad adulta suponía una ventaja, estamutación resultaba muy adaptativa, con lo que este rasgo proliferó en lasgeneracionessiguientesporherenciadesusprogenitores.

Ensociedadesen lasquetradicionalmenteseconsumiómenos leche,aunquese hubiese producido la mutación que permite tolerar la lactosa, al no ser


considerada adaptativa no suponía una ventaja a la hora de tenerdescendencia,asíque los individuosconmutaciónosinella tenían lamismaprobabilidaddetenerprogenie.Esporestoqueentrelossemitas,marroquíesy judíos aumenta el porcentaje de gente que sufre intolerancia a la lactosagenética,queesmayorqueenlosinglesesoamericanos,quehantomadolechedevacadurantemuchomástiempo.

La leche sin lactosa, por tanto, es un producto destinado exclusivamente apersonasconintoleranciaalalactosa,aunqueamenudolapublicidadvayadirigidaalpúblicogeneral.Laestrategiademarketingpuedeinduciraerror,yaquepresuponequeestosproductos sonbeneficiosospara todoelmundocuandoen realidadnoesasí.Para evitar caer en la ilegalidad,normalmente estosproductos sepublicitan entelevisión añadiendo un texto fugaz a pie de pantalla en el que se indica que elproducto va destinado a intolerantes a la lactosa, y lo mismo ocurre con la letrapequeña de la publicidad en el papel y el etiquetado. Este método publicitario síinduceaerror,ylovemosenloshechos:cadavezhaymásconsumidoresdelechesinlactosaquenosonintolerantes,yaquecreenqueestosproductossedigierenmejor.

Losproductossinlactosaestándemoda,sólohayquevercómoproliferanenlossupermercados y cómo se ha incrementado la publicidad. La duda ahora es si elconsumode estosproductospuede revertir el procesode adecuación evolutivaquesufriónuestroorganismoypromovercadavezmásintoleranciaalalactosa.Todavíanopodemoshacer un estudio representativo porque lamoda del consumode estosproductos es demasiado reciente como para sacar conclusiones de su impacto. Apesardeello,laexperiencianosdicequeestoesposible,quereducirelconsumodelactosa induce a anular la necesidad de que nuestro organismoproduzca la enzimalactasa,yporellopuedendarsecasosdeintoleranciaprogresiva.

Lo que es indudable es que la química ha permitido que los intolerantes a lalactosapuedanconsumirlácteosyeso,sinduda,esungranavance.

Existenproductoslácteosquealserelaboradospierdenlalactosaytambiénsonaptos para intolerantes a la lactosa. Lo curioso es que algunos de ellos tambiénutilizanelreclamodeproductossinlactosacuandoenrealidadelproductooriginalnollevaríaesteglúcido.

DATOCURIOSO

No hay que confundir intolerancia a la lactosa con alergia a la leche. Laalergia es un tipo de reacción inmunológica exagerada ante un estímulo nopatógeno para lamayoría de la población.Cuando se habla de alergia a laleche,enrealidadsetratadeunaalergiaa lasproteínasdela lechedevaca.Las personas alérgicas manifiestan una respuesta anormal, normalmente


dentro del grupo hipersensibilidad inmediata, y en este proceso hay unmecanismo inmunológico comprobado. Tras la exposición al alérgeno, elsujetosesensibilizayproduceanticuerposespecíficosparaalgunasfraccionesproteicas de la leche, las inmunoglobulinas. Tras la segunda exposición, elantígenosefijaalasinmunoglobulinasysedesencadenalareacciónalérgica.Paradiagnosticarestaalergiahayquehacerunadeterminaciónsanguíneadela presencia de inmunoglobulinas específicas a las distintas proteínas de laleche.

La lactosa,alserunglúcido,noprovocareacciónenelsistemainmunitario,asíquenoesconsideradaalergénica.Losproductossinlactosasícontienenlasproteínas de la leche, así que no son aptos para alérgicos, sólo paraintolerantesalalactosa.

Es el caso de los yogures. El yogur se produce tras la adición de un tipo debacterias del género lactobacilo que degradan la lactosa a ácido láctico. El ácidolácticopuedeserconsumidoporlosintolerantesalalactosa,asíque,pordefinición,unyogurnaturalsiempreesunyogursinlactosa.

Pero en las superficies comerciales nos encontramos con lineales enteros deyoguresqueespecificanqueestánhechossinlactosa.¿Esunacuestióndemarketingorealmentehayyoguresquepuedencontenerlactosa?Aunqueparezcaincoherente,la respuesta a ambas preguntas es afirmativa. La razón es quemuchos fabricantesañaden nata o leche en polvo al yogur para darle mayor consistencia, y ambosingredientescontienenlactosa.Porestemotivoestosyoguresnosepuedenpublicitarcomosinlactosa.Aunquehayqueseñalarquemuchasvecesestacantidadesmínima(entreel2yel5%),porloquepodríanconsumirseconmoderaciónsilaintoleranciaa la lactosa no es muy severa. Otra forma de lograr consistencia en el yogur, yposiblemente la más habitual, es añadiendo sólo proteínas lácteas, y éstas nocontienenlactosa,yaquelalactosaesunglúcido,nounaproteína.Asíquelaformamásfácildesabersiunyoguresaptoparaintolerantesonoesleerlaetiqueta.

Hayque tenerencuenta,por tanto,queenelmercadohaymuchosyoguressinlactosa,ademásdelosqueloindicanexplícitamentecomoreclamo.Puedeentendersesimplementecomounaestrategiademarketing,unamaneradeinduciralconsumidora comprar un producto más caro sin que exista una necesidad real. Incluso haymarcasqueañadenintencionadamentelactosaasusyoguresyasícreanunverdaderoelementodistintivoentresusvariedadesconysinlactosa.Otrasmarcas,encambio,quesíutilizanlecheenpolvoparaganarconsistencia,ademásañadenenzimalactasaparaquetodalalactosanaturalmentepresenteenlalecheserompayseaunproductoaptoparaintolerantes.

La conclusión es que las personas intolerantes a la lactosa sí pueden consumiryogurestradicionales,obienfabricadosartesanalmenteencasa,obienconsultandola


listadeingredientesdelaetiqueta.Yparaaquellasquenosonintolerantes,igualqueocurríaconla leche, losproductossin lactosanoresultannimásdigestivosnimássanosquelosnormales.

Aditivosalimentarios

Otrotipodeproductosqueseanunciancomonaturalessonlosqueafirmannollevarcolorantes, conservantes o aditivos en general. Los aditivos alimentarios son unaserie de sustancias que se añaden a los alimentos para garantizar la seguridad y lasalubridad del producto, aumentar su estabilidad, mantener el valor nutritivo delalimento, potenciar la aceptación del consumidor mejorando su aspecto opotenciandosusabor,ayudarafabricar,transformaryalmacenarelalimentoydarlehomogeneidad.Losaditivosalimentariosestáncatalogadoscomotalesenunalistadeaditivos permitidos para uso alimentario y pueden ser nombrados por su nombreoriginaloutilizandouncódigoalfanuméricoqueconsisteenlaletraEseguidadeunnúmero. La primera cifra de ese número designa el tipo de aditivo y su uso: pornormael1designaaloscolorantes,el2alosconservantes,el3alosantioxidantesycorrectoresdeacidez, el4a losespesantesyemulgentesyel9a losedulcorantes.Todos ellos, antes de entrar en esta lista de aditivitos catalogados, han pasado porcontroles sanitarios que garantizan su inocuidad, así que su uso no sólo es seguro,sinoque,además,garantizaqueelproductoqueloscontengatambiénlosea.

Un gran número de aditivos están presentes de forma natural en alimentos sinprocesar como frutas, carnes o cereales, pero no tienen que especificarse en laetiquetadelproductoporqueformanpartedeellosynohansidoañadidos.Sóloseespecifica en la etiqueta de un alimento la presencia de un aditivo si el productooriginalnolocontienedeserie.AsíporejemploeladitivoE-300,queesuncorrectorde la acidez que ayuda a conservar un gran número de alimentos, es el ácidoascórbico, también conocido como vitamina C. Esta vitamina está naturalmentepresenteenmuchasfrutasyverduras,comoelkiwi,elperejil,lafresa,lanaranja,ellimón,elmelón,elpimientorojoolacoliflor.LavitaminaCayudaaldesarrollodedientes y encías, huesos, cartílagos, a la absorción del hierro, al crecimiento y lareparacióndel tejidoconectivonormal (pielmás suave,por launiónde las célulasquenecesitanestavitaminaparaunirse),alaproduccióndecolágeno(actuandocomocofactorenlahidroxilacióndelosaminoácidoslisinayprolina),alametabolizacióndegrasasylacicatrizacióndeheridas,mientrasquesucarenciaocasionaescorbuto.

OtroaditivoalimentariosimilareselE-330,unantioxidanteyconservantequeseutiliza sobre todo en conservas vegetales. Se trata del ácido cítrico, presentenaturalmenteenmuchasfrutas,sobretodocítricas,comolanaranjaoellimón.

Granpartedelosaditivosempleadoscomocolorantesseencuentrannaturalmenteenlasplantas,comoporejemplo:lasclorofilasoE-140;elzumoderemolacha,quees una sustancia llamada betanina o E-162; el extracto de pimentón, llamado


capsantinaoE-160c;el licopenooE-160dqueesuncaroteno rojobrillantequeseencuentraenlostomatesyotrasfrutasyverdurasdecolorrojo,comolaszanahoriasrojas, lassandíasy laspapayas;o la luteínaoE-161bqueesuncoloranteamarilloque se encuentra en los pimientos rojos, coles, repollo, lechuga, espinacas, maíz,mostaza,yemasdehuevoykiwis.

Igualqueocurreenlosproductoscosméticos,elusodeaditivosconservantesesesencial para garantizar la seguridad de los alimentos, así como para que éstos nopierdan valor nutricional con el paso del tiempo. Suelen ser los aditivos másdemonizadosenlapublicidad,yaquesugierenqueelusodeconservantesenmascaralamalacalidaddeunproductoosumalestado,cuandoelpapeldeunconservanteesprecisamente conservar al alimento y protegerlo de la degradación. No hay queolvidarquelasalcomúnesunconservante,quemantenerlosalimentosrefrigeradoslos conserva, y que estas y otras técnicas de conservación han sido fundamentalesparagarantizarlasalubridadyladurabilidaddelosalimentos,pudiendoasísatisfacermásymejorlasnecesidadesnutricionalesdelahumanidad.Asíqueelhechodequeunalimentoasegurenollevarconservantesnodeberíaentendersecomoalgopositivoo negativo, puesto que llevará aditivos conservantes si los necesita o no losadicionaráporqueelalimentooriginalyaloscontienedeserie.Porejemploelácidolácticoseproducealfermentarlalecheparaconvertirlaenyoguryesensímismounconservanteyreguladordelaacidez,elE-270;oelácidofosfórico,queesunácidorelativamentedébilquemantieneelgradodeacidez,tienepropiedadesantioxidantesyestápresentedeformanaturalenalgunasfrutas,perocuandoformapartedeotrosalimentoscomoaditivo,sobretodoenbebidascarbonatadas,sedenominaE-338.

Lamayoríadelosaditivosedulcorantesseutilizanparaendulzarlosalimentossinqueaumenteporellosuaportecalórico,asíquesonmuyútilesenelpreparadodealimentos bajos en calorías como bebidas, salsas omermeladas, en sustitución delazúcarcomúny,lomásimportante,seusanenalimentosaptosparadiabéticos.Losmás habituales son el sorbitol o E-420—que se encuentra naturalmente en frutascomoperas,manzanas,melocotonesocerezas—,lasacarinaoE-954yelaspartamooE-951.

El aspartamo es un polvo blanco, cristalino, sin olor, que deriva de dosaminoácidos: el ácido aspártico y la fenilalanina. Es aproximadamente doscientasvecesmásdulcequeelazúcarcomúnypuedeusarsecomoedulcorantedemesaoenpostres,gelatinas,mermeladas,bebidas,caramelosychicles.Cuandoesconsumido,elaspartamosemetabolizaensusaminoácidosoriginalesytieneunbajocontenidoenergético.Laprincipalventajadeesteedulcoranteesquenotieneelsaboramargodelasacarinayseasemejamuchomásalsabordelazúcar.

DATOCURIOSO

El aspartamo fue descubierto por casualidad en 1965 por el químico


estadounidense James M. Schlatter cuando en el laboratorio derramó poraccidentealgodeaspartamosobresumano.Cuandose lamióeldedosediocuentadequeteníaunsabordulce.

Se tratadeunode losaditivosmás estudiadosde lahistoriay su seguridadestámásqueconfirmada.Másdeuncentenardeorganizacionesnacionaleseinternacionales han evaluado la inocuidad del aspartamo; sin embargo,todavía existe polémica entre ciertos sectoresquehan reavivadodiscusionesinfundadasybulosasualrededor.

Un estudio publicado en 2005 por la FundaciónRamazzini concluyó que elaspartamopodríatenerefectoscancerígenos.Elestudiofuedesechadoporlasprincipalesautoridadessanitariasdelmundoporcontenernumerososerroresmetodológicos y falta de rigor científico. A pesar de los errores del diseñoexperimental, se siguió estudiando esta posibilidad del aspartamo conperiodicidad, tal y como se hace para todos los aditivos alimentarios, y sedescartólaposibilidaddequeelaspartamopudierarelacionarseconelcánceroconcualquierotraenfermedad.

Lanoticiadequeelaspartamopodríaestarrelacionadoconelcáncereratanalarmanteyllegócontantafuerzaalosmediosdecomunicaciónqueapesarde los años todavía persiste en el ideario colectivo. Sin embargo, se puedeafirmarqueelaspartamoesunedulcoranteseguroyeficaz,yquehasupuestounaenormemejoraorganolépticaenlosproductosaptosparadiabéticos.

DentrodelosemulgentesygelificantessehallalalecitinaoE-322.Lalecitinaseencuentraenlasoja,layemadehuevoylaleche,yeslaresponsabledequemuchassalsasformadasporsustanciasenprincipioinmisciblespuedanemulsionar,comoporejemplolamayonesa.TambiénesmuyconocidalagomaarábigaoE-414,queesunaresina producida por las acacias para cerrar sus heridas y evitar de estamanera laentrada de gérmenes. En la industria alimentaria esta resina se utiliza para fijararomasenlosalimentos,estabilizarespumasyemulsiones,modificarlaconsistenciadealimentosoclarificarvinos.

Podemos concluir, por tanto, que los aditivos alimentarios —los ingredientesañadidosaunproductobajosunúmeroE—nosólosehanextraídodelanaturaleza,sinoque,además,suusoesseguro.Lacalidaddeunproductonosemideenfuncióndelacantidaddeaditivosquelleve.Algunosproductosprecisanmás,yotros,porsunaturaleza, precisan menos o ninguno. Pero discriminar un producto porque lleveaditivosestanabsurdocomodiscriminaraunanaranja,quellevamásdeunadocenade sustancias catalogadas como aditivos en su composición natural: conservantes,colorantesyantioxidantes.


Productoscosméticos

Eshabitualencontrarjabones,desodorantesycremasquedicennollevarproductosquímicosensucomposición.Recientementesehanpuestodemodalosdesodorantesque se publicitan como libres de aluminio. En lugar de aluminio dicen llevar uncompuestonaturalalquellamanmineraldealumbre.

Elmineraldealumbreesunsulfatodobledealuminioypotasioqueseextraedela bauxita en el laboratorio, y excepcionalmente puede encontrarse libre en lanaturaleza.Estemineralesunasaldealuminio,asíquesíquecontienealuminio.

Habitualmentelosdesodorantescontienensalesdealuminio,biencomosulfatosobiencomoclorhidratos,dondeelaluminioseseparade lasal, sevuelvesolubleenaguayescapazdepenetrarenlapielbloqueandolasglándulassudoríparas,loqueloconvierteenunefectivoantitranspirante.

El aluminio, ya sea formando parte de un silicato o de un clorhidrato, siguesiendoelmismoelementoquímico,yportantoesigualdeeficazyseguroprovengadedondeprovenga.

Tambiéneshabitualencontrarsecosméticosdetodotipo,desdegelesdeduchaacremashidratantes, libresdeparabenos.Queprácticamente todos losproductosdelmercadoespecifiquenenelpropioenvasequeestánlibresdeparabenosnosllevaapensardoscosas:primero,quelosparabenossonalgoquehayqueevitar,ysegundo,quehayotrosproductosenelmercadoquesílosllevanyque,portanto,seránpeores.Sinsaberquésonniparaquésirvenlosparabenosyalosestamoscatalogandocomonocivosparalasaludoparaelmedioambiente.

Sería bueno informarse primero sobre qué son esos parabenos, sobre todoteniendo en cuenta que si en el mercado encontramos productos debidamenteetiquetadosquesíloscontienen,quieredecirquehanpasadoloscontrolesdecalidady que han resultado ser seguros; de lo contrario no habrían llegado a la tienda.Podríamospensarqueelhechodequeunosproductosloscontenganyotrosnopuedetratarsedeunacuestióndemarketingosimplementedeunacuestióndeespecificidaddelproducto.

Losparabenos sonconservantesque, como tales, se incorporana losproductospara evitar su deterioro y prolongar su vida comercial, así como para proteger alconsumidor de la posibilidad de infección frente a algún determinadomicroorganismopatógeno.Normalmentetodoproductoestáexpuestoadostiposdeagentespotencialmentecontaminantesdurantesuuso,comosonelmedioambienteyelpropioconsumidor.

Dentrodelosconservantesencontramoslosantioxidantes,losantimicrobianosylos antifúngicos. Los parabenos tienen actividad antimicrobiana y antifúngica, y eluso de varios tipos de ellos está permitido en cosmética: Methylparaben,Ethylparaben,PropylparabenyButylparabeny sus salesdecalcio, sodioypotasio.


Han sido utilizados desde hace más de setenta años con un excelente registro deseguridad, y se han mostrado estables y efectivos en un amplio rango de pH yestables al calor. Ocupan el segundo lugar tras el agua como ingrediente másutilizadoenlasformulacionescosméticas.Considerandoelampliousoquemuestranenlaindustria,laincidenciaalérgicaesrelativamentebajaencomparaciónconotrosconservantes,porloquesonconsideradoslosconservantesmássegurosydemayortoleranciaparapielessensibles.

Experimentosinvivohandemostradoquelosparabenostienenunadébilacciónestrogénicayqueestaacciónaumentaconlalongituddesugrupoalquilo(metil,etil,propil,butil,etc.).CientíficamentesehademostradoquelaactividadestrogénicadelButylparabenes insignificanteensuusonormaly lomismosepuedeconcluirparasusanálogoscongrupoalquilomáscorto,comoelMethylparaben,elEthylparabenyel Propylparaben. La razón por la que estos estudios se llevaron a cabo es quealgunos estrógenos son conocidos por favorecer el crecimiento de los tumores; sinembargo,laactividadestrogénicaylaactividadmutagénicadelosestrógenosnoeslamisma, así que no todos los compuestos con actividad estrogénica sonpotencialmente cancerígenos. De todas formas, no hay evidencia científica de queningún cosmético que contenga parabenos represente un riesgo para la salud,principalmentepor lasbajasdosisquecontieneny tambiénporelhechodequeesimprobablequelosparabenospenetreneneltejidoyseacumulenallí.Elconsensoesque cualquier efecto estrogénico que puedan tener los parabenos de los productoscosméticoses insignificante comparadoconaquellosprocedentesde los estrógenosnaturalesyotrosxenoestrógenos.

Todo esto se traduce en que precisamente los parabenos que se utilizan encosmética son losquehandemostrado ser segurosy, por tanto, son losúnicosqueencontramos en la lista de conservantes que legalmente pueden emplearse encosmética.

Comotodoslosproductoscosméticostienenquellevarconservantesparaquesuusoseaseguro,handeincluirotrosensulugar,quizámenosefectivos,quizáconunhistorialdeinocuidadmáscortooquizámásespecíficos.Elcasoesquesiemprehayqueincluirconservantes.NormalmenteenlugardeparabenosseincluyenliberadoresdeformaldehídocomoDMDMhydantoin,ImidazolidinylureaoQuatermium-15,yaquesonbaratosymuysolublesenagua,perosonconsideradosalérgenos;alcoholescomoelphenoxyetanol,queesunexcelentebactericidadeampliatolerancia;ésteresde glicérido como gliceril laurato, gliceril caprato y gliceril caprilato, cuyaefectividad depende de la longitud de la cadena, no son muy efectivos frente ahongos; polialcoholes como glicerol, propilenglicol, butilenglicol, pentilelglicol,hexilenglicolycaprililglicol, cuyaefectividaddependede la longitudde lacadena,nosonefectivosfrenteahongos,perosí frenteabacterias,ynecesitandeelevadascantidades para que ejerzan de conservante, lo que puede producir comedogenia(obstruccióndeporos)enalgunoscasos.


La idea importante es que la utilización o no de parabenos en un productocosméticonoesindicativodeunamayoromenorseguridaddelmismo,ydadoquelosconservantessonindispensablesparaqueunproductocosméticoseaseguro,sinoincluyeparabenosllevaráotroconservanteensulugar.Contantapublicidadsobrelonatural se ha creado un miedo irracional ante la desconocida composición de loscosméticosyhayquetenersiemprepresentequeelconsumidormedioestáprotegido,que todo loqueadquiereenunsupermercadooenuna tienda, si estádebidamenteetiquetado, es que ha pasado por los pertinentes controles sanitarios, así que, sinninguna duda, sea cual sea el conservante que contenga, éste será seguro, lo quedescartalaposibilidaddequeproduzcaenfermedadescomoelcáncer.

DATOCURIOSO

Cuando se demostró que los parabenos de cadena larga podían teneractividad estrogénica, la noticia saltó a la prensa infiriendo de ello que losparabenosproducíancáncer,ysecreóunaalarmageneralizadaeinjustificadasobre el uso de estos conservantes. Empezaron a proliferar artículos eninternetenlosqueexplicabancómoidentificar losparabenos,sindistinción,en la listade ingredientesdeproductoscosméticos.Lasbandejasdeentradadecorreoelectrónicosellenarondemensajesencadenaqueadvertíanquelosproductoscosméticoseraninsegurosyqueproducíancáncer.

Eslógicoqueanteestasituaciónmuchasmarcastomasenladeterminacióndeadvertir al consumidor de que su producto no llevaba esta clase decompuestos,yqueportantonohabíadudadesuseguridad.

Loquedecidieronalgunasmarcasesincluirelmensajede«sinparabenos»ensuenvaseparaqueelconsumidorestuviesecompletamentesegurodequenoconteníaningúnparabeno,nidelosseguros,nidelosdecadenalarga,apesardequeseríaimposibleincluirenlaformulacióndeuncosméticounparabenoinseguro.

Si una marca se diferencia de las demás por llevar o no llevar ciertocompuesto,estoyaseconviertenosóloenunreclamo,sinoenlaintrusiónenel ideario colectivo de que hay algo perjudicial y malicioso en el hecho dehacer lo contrario. Así sucedió que una gran variedad de productos dediferentesmarcassesumaronal«sinparabenos».

Ahora bien, que un producto sea seguro para el consumidor en términosgenerales, no implica que sea inocuo para un consumidor con necesidadesespecíficas,peroaquíyahablamosdecasosconcretoscomoalergiasointolerancias.Yéstenoseríaelcasodelosparabenos,yaquenosonpotencialmentealergénicos.


Loqueesimportantequequedeclaroesquenoexistenproductoscosméticosenelmercado,debidamenteetiquetados,quenogaranticenlaseguridadalconsumidor.Yquelosproductossinparabenosensucomposiciónnoson,porello,mejoresquelosquesílosllevan.

Bolsasorgánicas

Otra estrategia reciente que hace sentir al consumidor muy comprometido con lacausaecologista,aunqueelloledañeelbolsillo,eslaaparicióndebolsasfabricadasapartirdeféculadepatataenlugardelastradicionalesbolsasdepolietileno.Aestasbolsas las llaman ecobolsas, biobolsas, bolsa ecoamiga o bolsa orgánica. CaberecordarquelaQuímicaorgánicaseencargadelestudiodeloscompuestosbasadosenelcarbono,asíquetantolabolsatradicionaldepolietilenocomolabolsadeféculason bolsas orgánicas. La diferencia se halla en que una se biodegrada másrápidamentequelaotra.

Laprimeravezquemeencontréconlasbolsasdeféculaenunsupermercadomellamaronlaatencióndoscosas:quemecobrabanunoscuantoscéntimosporcadaunadeellascuandoantesnomecobrabannada,yqueeranmáspequeñasyendeblesquelasantiguas.Mireaccióninicialfuedeindignaciónporqueparafabricarestasbolsas,es decir, un envase, se estaban utilizando alimentos. Fabricar bolsas a partir dealimentosnomeparecealgoecológico,sino todo locontrario.Aunasí,adoptéunaactitud escéptica, quizás estaba equivocada y en el proceso de fabricación de estasbolsasseutilizabandeshechosdepatata,locualsíresultaríaunaprácticaecologista.Investigué sobre el proceso de fabricación y descubrí que estas bolsas estánfabricadas a partir de almidón y una pequeña proporción de plastificantes, comoglicerinaourea.

El almidón es un glúcido que se encuentra en los vegetales y constituye laprincipalreservaenergéticade losmismos.Se tratadeunamezcladepolisacáridosconformadoscomogránulosencuyaparteexteriorpresentaunpolisacáridollamadoamilopectina (70%del almidón) y en su interior, amilosa.La fracción del almidónmás interesante es lade amilosa (30%), yaque esunpolisacáridoquenopresentaentrecruzamientosy,por tanto,esmásfácildeprocesar,y tieneunascaracterísticasfísicasyquímicasquepuedenasemejarseaunplásticocomún.Elalmidónseextraede vegetales ricos en este compuesto, como los tubérculos, y la patata es el másempleadoparaello.

Lapatata está compuesta enun75%deagua,un20%dealmidónyun5%delípidos, proteínas, minerales y otros glúcidos, siendo el almidón el componentenutricional más interesante; de hecho, suele extraerse para ser empleado en otrosproductosalimenticiosbajoladenominacióndeféculadepatata.

Haciendouncálculosencilloesfácilconcluirquesiextraemoselalmidóndeunapatata,nosquedamossinlapatata,esdecir, loquequedadelapatatanosirvepara


nada.Si, además, de este almidón sólo nos interesa el 30% (la amilosa) estaremosdestrozando una patata para obtener el 30% de su 20% (almidón), es decir,únicamenteel6%delapatataeslafracciónútilparalafabricacióndebolsas.

Ademásdeesteproblema,porqueobviamenteunrendimientotanbajosepuedeconsiderarcomotal,elalmidónpresentaunascaracterísticasfísicasyquímicasmuylimitadas en comparación con un polímero común: es muy higroscópico, lo quesignifica que pierde mucha resistencia en presencia de humedad; tiene elevadaviscosidad, por lo que su procesado es costoso; y es unmaterial en esencia frágil.Parapaliarestosproblemas,estematerialestratadobiológica,químicayfísicamentecondiferentesmétodos: fermentaciónyposteriorpolimerizaciónpara transformarloenácidopoliláctico(PLA);esterificacióndelosgruposhidroxiloparaprotegerlodelagua; eliminación de los entrecruzamientos de la amilopectina residual (que es laresponsable de su semicristalinidad, y por tanto de su fragilidad) por medio degelatinización, retrodegradación o desestructuración; y adición de plastificantes(reactivosquehacenqueelalmidónpuedamoldearsesinquebrar).Paraseguirenlalíneadelobiooloeco,estosplastificantestambiénsondeorigenanimalovegetal,yensumayoríaseextraendelípidos(grasasanimalesoaceitesvegetales),yaqueelmás común es la glicerina, que es un subproducto de la transesterificación de unlípido.Nosólopareceunprocesolargoycostoso,sinoqueloes.Tantoesasíqueelcostedeproduccióndeunabolsadeféculadepatataesdiezvecessuperioraldeunabolsadeunpolímerocomúncomoelpolietileno.

Porotrolado,sialgoesecológico,implicaquesuimpactomedioambientalhadeser bajo. Efectivamente estas bolsas, una vez producidas, se biodegradan confacilidadenunosdíasalaintemperie.Peronopodemosjuzgartodoelprocesoporlaetapa final.Yaquíestá laclave:hayqueconsiderarquesóloel6%de lapatataesempleadaparalafabricacióndebioplásticosyelrestosedesecha,porloquehayquecultivarcantidadesingentesdepatatasparaconseguirunrendimientomuyreducido.Es decir, es imprescindible el uso de cultivos intensivos y de gran extensión pararentabilizarlaproduccióndebioplásticos.Yestorecuerdabastantealproblemaquesupone otro bioproducto estrella: los biocombustibles, causantes de la brutaldeforestacióndeBorneo.Noseha llegadoaextremossimilaresalcasodeBorneo,pero si seguimospopularizando este tipo de alternativas supuestamente ecológicas,estaremoscayendoenelmismoerror.

Lasbolsas tradicionales, lasdepolietileno (PE), se fabricanapartirdeletileno,quesesintetizahabitualmenteporcraqueodelosproductosmásligerosdelrefinadodel petróleo, es decir, se obtiene de la parte del petróleo que de otra manera seconvertiría directamente en residuo tras el refinado. Es un proceso relativamentesencillo y de bajo coste. El impacto medioambiental del PE no reside en sufabricación,sinoenelproductofinal,quesebiodegradacondificultad:dependiendode la densidad de éste, una bolsa puede tardar entre cinco y diez años enbiodegradarse a la intemperie. Actualmente se está popularizando el uso de PE


oxodegradable, que contiene salesmetálicas capaces de acelerar la degradación deesteplásticoenmesesynoaños,oalcoholpolivinílico,queesunpolímerosimilaralpolietileno,perocongruposhidroxiloenlacadenaqueloconviertenenunpolímerosolubleenagua.Aldisolverseenagua,estepolímerosedegradaconfacilidadalseratacadoporbacterias,hongosyotrosagentesdedegradación.

LaventajaecológicaquepresentaelPEesqueesunplástico termoplástico, esdecir, que puede calentarse hasta fundirse y volver a moldearse, así que es 100%reciclable también a bajo coste, porque funde a temperaturas bajas, entre 100 y130°C.Además, actualmente se prescinde del uso de tintas conbasemetálica queinterferíanensureciclado,yseusansólotintasalagua.Enteoríasuenabien,peroenlaprácticasóloel30%delpolietilenoserecicla(elPEdealtadensidad),yelresto(PEdebajadensidad)seconvierteenbasura,yaqueensureciclajeseobtienePEdemuybajacalidadyrealmenteesunprocesomenosrentablequefabricarPEnuevo.DemodoquelaúnicaventajaecológicarealesladelPEdealtadensidad(PEHD),quesíserecicladeformamáseficazyofreceunamayordurabilidaddelproducto,conloquelasbolsasdeestematerialsísonreutilizables,cosaquenopodemosdecirdelasbolsasdeféculadepatata.

Cadabolsatienesusprosysuscontras,ylociertoesquenilasdePEnilasdefécula son una alternativa realmente ecológica; la primera, porque tardamucho enbiodegradarse,y lasegunda,porqueel impactoambientaldesuproducciónesmuyelevado,ademásdesuponerundespilfarrodealimento,cosaquenoesniecológicanisolidaria.Lomásresponsablealahoradeutilizarunabolsaeslareutilización,obien yendo a la compra con carro, con una bolsa de tela o con una de PE de altadensidadquepodamosutilizar una y otra vez.Lo importante es el sentido común:ningúnpolímeroesmaloparaelmedioambienteensímismo,sólo loeselusoquehagamos de él, y no podemos dejarnos engatusar por la idea de que una patataconvertida en bolsa es una buena alternativa. Siempre hay que pensar en lasconsecuencias a largo plazo, pero a veces basta con recurrir a la lógica: utilizaralimentosparafabricarenvasesnoesecológico,sinounauténticoderroche.

NOHAYVIDASINQUÍMICA

Éstossonsóloalgunosejemplosdelosmuchosquenosencontramosenelmercado.Poralgunarazónlaideadelosproductossinquímicaharesultadoserunaestrategiaconvincente, casi de lamismamanera que la estrategia de lo natural. Ni siquierapodemosafirmarqueunproductovayaasermásseguroqueotro,porqueadíadehoycontamosconlagarantíadequetodoslosproductosdelmercadosonseguros,yaqueparallegaraélhantenidoquepasarrigurososcontrolessanitariosydecalidad.Todo lo que consumimos es seguro, siempre, y lo que no esté debidamenteetiquetado,loquetienedudosaprocedencia,esprecisamentedeloúnicodeloqueno


podemosnidebemosestarseguros.Unalechequenohasidocontrolada,quenoestécorrectamenteetiquetada,quenohayasidodebidamentepasteurizadayenvasada,nodeberíamosconsumirla.Noesmásnatural, sóloesmás insegura.Lomismoocurrecon un desodorante. Utilizar un pedrusco adquirido en una feria, que no estédebidamenteetiquetado,dedudosaprocedencia,ademásdeserpocohigiénicocomodesodorante,esunpeligroparalasalud,pormuynaturalquenospuedaparecer.

Elavancedelaquímicasetraduceenunamayorseguridad.Lodeahoraesmásseguro que lo de antes, pues actualmente los procesos de producción y envasadoestán controlados y podemos ofrecer una garantía. Los productos que rehúyen deestasprácticas,pormuchoquereiterensuprocedencianatural(signifiqueesoloquesignifique en cada caso) no son mejores para la salud, y ni mucho menos másseguros,sinotodolocontrario.Laesperanzadevidahaidoaumentandoalolargodelosañosgraciasa losavancescientíficos.AprincipiosdelsigloXX laesperanzadevidaeradecincuentaaños,mientrasqueactualmenteesdeochenta,ylasprincipalescausas de muerte estaban relacionadas con la mala calidad de la alimentación asícomocon lafaltadehigiene.Hoyendía,graciasa losavancesenconservacióndealimentos, al uso de fitosanitarios en agricultura y al de productos de higiene,gozamosdeunamayoresperanzadevidaydeunacalidaddevidamuchomejor,ypodemos conseguir fácilmente y a un precio asequible productos seguros y decalidad. Y es que la química también ha propiciado que podamos conseguirfácilmenteyabuenpreciomuchosbienesconsideradosantiguamentede lujocomopodíanserlosdesodorantes,delosquehoyendíaexistenunamultituddemarcasqueofrecen diferentes variedades, adaptados a todo tipo de pieles y necesidadesespecíficas,ytodosellosseguros.

Portodoestolamodadelosproductossinquímicanorepresentalarealidadenlaquevivimos.Yesprecisamenteesacomodidadalaquenoshemosacostumbradolaqueposiblementehayapropiciadoelnacimientodeestasmodasridículas.Cuandosealcanzalamáximacalidadquepuedeofrecerunproducto,yéstenosuponeningunanovedadomejoraconrespectoasuscompetidores,olaexcelenciadelproductonoesevidenteparaelcomprador,setiendeaconectaremocionalmenteconelconsumidorenlugardeatenderasusentidocomún.Asífuncionalaestrategiadelonatural,noshace sentir parte de algo mayor y bueno para el medio ambiente, sin pararnos apensarquéhaydeverdadenesasensación,si realmenteofrecealgunaventajaparanuestrasaludoparaelentorno.

Estetipodeestrategiasdemarketinghanpropiciadolaaparicióndeunatendenciamuy preocupante: la quimiofobia. Como cualquier fobia, se trata de un miedoirracional,enestecasoatodoloquetengaalgúntipoderelaciónconlaquímica.Unmiedoquehasidoinducido.

Si las fuentes de información habituales reiteran los supuestos males de laquímica, le atribuyen a esta ciencia problemas de los cuales nunca ha sidoresponsableylacolocansistemáticamentecomoalgoopuestoalonatural,eslógico


quepartedelapoblaciónseposicioneensucontra.Lejosdetratardesolucionarestasituación, hasta la industria cosmética y la alimentaria, que son eminentementequímicas,sehanvistoincitadasasumarseaestasestrategiaspublicitarias,loquenoha hecho sino alimentar el rechazo a todo lo que tenga relación con productosquímicos.

Oponerse a los avances de la química, como a los avances de la ciencia engeneral,supondríavolveratiemposremotosenlosquelacalidaddevidaerapeor,yla esperanza de vida, inferior. Todo lo que nos rodea ha nacido en ese universoprimigenioyenlasestrellas,yahoraformapartedenosotrosydenuestracasa.Todoesquímica,ylaquímicaesnaturaleza,esecología,esprogresoyesfuturo.


8

TRANSFORMARUNASSUSTANCIASENOTRAS

LASREACCIONESQUÍMICAS

Hoysabemosquelamateriaestáformadaporátomos,yéstos,asuvez,porpartículastodavía más diminutas cuya proporción es responsable de que los elementos seanunos y no otros. También sabemos que los átomos se unen entre sí formandomoléculas o cristales.Y que cuando transformamos unas sustancias en otras, estosenlaces entre átomos se rompen para dar lugar a uniones diferentes, sin alterar losátomos, sólo la proporción y el orden en que enlazan. A esta reorganización deenlacesenlaqueintervienenlosmismosátomoslallamamosreacciónquímica.

Puedeparecersencillo,peroparallegarhastaaquíhubounlargorecorrido.Desdetiempos remotos,paraexplicar lospatronesde lanaturaleza, se tiendea agrupar lamateriaensusdiferenteselementos.En laAntigüedadse llamabanelementosa losqueconsiderabanloscuatroestadosdelamateria:tierra(sólido),agua(líquido),aire(gas)yfuego(plasma).

Seteorizóquetodoslosmetaleseranunacombinacióndeestoscuatroelementos.Partiendodeestapremisa,serazonóquelatransmutacióndeunmetalenotropodríaverse afectada por la reordenación de sus elementos básicos. Se pensaba que estecambioprobablementeestaríamediadoporunasustanciallamadapiedrafilosofal.

Lateoríasebasabaenelconceptodequelosmetalesdemásinterés,comoeloroy la plata, podrían estar escondidos en otras sustancias de las cuales podrían serrecuperados por el tratamiento químico adecuado. Sustancias como el agua regia,queesunamezcladeácidoclorhídricoyácidonítrico,unade laspocassustanciasque pueden disolver el oro, eran una prueba de que la transformación de unoselementos en otros parecía posible, ya que daba la impresión de que el oro setransformabaenotracosa,cuandoloqueocurríaeraquesemanteníadisuelto,perosin dejar de ser oro. Obviamente en aquel entonces era impensable imaginar lamateria tal y como lo hacemos ahora, y no se sabía que el oro era un elementoquímico.

Hacia el siglo XVII, el físico y alquimista alemán Johann Becher dividió esoscuatroelementosendoscategorías:elaguaylatierraformabanlamateria,mientrasque el aire y el fuego sólo eran los responsables de las trasformaciones que éstasufría.Todolomaterial,tantovivocomoinerte,estaríaformadoporaguaytierraendiferente proporción. A su vez, la tierra estaba dividida en tres tipos según suspropiedades: vítrea, combustibley fluida.Lapropiedadquemás llamó su atencióneralacombustible,yllegóalaconclusióndequehabíauntipodetierraquecontenía


unprincipiodeinflamabilidadquelepermitíaarderytransformarseenotrasustanciadiferente.Aestatierraladenominóterrapinguis,algoasícomotierraoleaginosa.

Apartirdeconocimientosacumuladospor losalquimistasensubúsquedade lapiedra filosofal, que teóricamente podría convertir cualquier sustancia en oro, elmédicoalemánGeorgErnstStahldesarrolló,siguiendolasobservacionesdeJohannBecher,laTeoríadelflogistoparaexplicarlascombustionesylasreaccionesdelosmetales. Stahl consideraba que los metales, y en general todas las sustanciascombustibles,conteníanunasustanciaquecarecíadepesodenominada flogistoqueeralaresponsabledequeestoscuerpossecalcinasenyoxidasen.

SegúnlayaobsoletaTeoríadelflogistolosmetalesestabanformadosporunacaly un principio inflamable que se denominó flogisto, por lo que la calcinación, esdecir,laformacióndelacal,sepodíaexplicar,aligualquelacombustión,comoundesprendimiento de flogisto, el cual se liberaba del metal y dejaba la cal aldescubierto.Elprocesoinverso,lareduccióndelacalalmetal,podíaserigualmenteexplicado comouna adición de flogisto. Si una sustancia rica en flogisto, como elcarbón,erapuestaencontactoconunacalmetálica,podía transferirlesuflogistoydarlugaralaformacióndelmetal.

A lo largo del siglo XVIII, la química estableció las bases de su desarrollodefinitivocomocienciagraciasa laposibilidaddemedirde formaprecisamasasyvolúmenes.Estasmedidasdieronlugaralasllamadasleyesponderales.

El químico inglés Joseph Priestley calentó mercurio en presencia de aire y elmercuriosefuetransformandoenuncalcinadodecolorladrillo—quehoysabemosquesetratadelóxidodemercurio—.Acontinuacióncolocópartedeestecalcinadoenunaretortaylocalentóconunalentequeconcentrabalosrayossolares.Denuevoaparecieronminúsculasgotasdebrillantemercurioenelextremofríodeltubodelaretorta.Ademáscomprobóqueseliberabaungaspeculiar,capazdehacerardermásvigorosamente las sustancias combustibles. A este peculiar gas lo llamó airedesflogistizado.

ElexperimentodePriestley


Casisimultáneamente,elquímicosuecoCarlWilhelmScheeleaislóelmismogaspor diversos métodos descomponiendo sustancias inorgánicas como el dióxido demanganeso.Al igual quePriestley,Scheeleobservóque el nuevogas era capazdemantener la combustión, por lo que lo llamó aire ígneo. El nuevo gas, ávido deflogisto,facilitabalacombustiónylarespiración.Scheelepropusoqueelaireestabaformadoporlamezcladedosgasesdistintos,elaireígneoyelaireviciado.

El químico inglésHenryCavendish estudió cómo interactuaban algunos ácidoscomoelácidoclorhídricoyelácidosulfúricosobrealgunosmetalescomoelhierro,elcincyelestaño,ydescubrióen1766elhidrógeno,alquellamóaireinflamable.Midió ladensidaddelgasquesedesprendíaalañadirácidosobrecadametal,yaldarleelmismovalor,asumióquesetratabadelmismogas.Estegaspodíaquemarseen presencia de aire y lo hacía siempre manteniendo la misma proporción: dosvolúmenesdeaireinflamableporcadavolumendeairedesflogistizado.Asíque,sinproponérselo,Cavendishhabíasintetizadoagua—H2O,dospartesdehidrógenoporuna de oxígeno— a partir de sus elementos, pero sus ideas eran prisioneras de laTeoríadelflogisto,porloquenosupoapreciarlaimportanciadesudescubrimiento.

LEYDECONSERVACIÓNDELAMASA

Amediados del siglo XVIII, el científico francés Antoine Laurent de Lavoisier sededicóaestudiar lacombustióndenumerosassustancias,entreellaselestaño.Trasrealizarnumerososexperimentosaveriguóqueelcalcinadoquequedabadespuésdequemarestañoenpresenciadeairepesabamásqueelestañooriginal,peroalpesarelconjuntocerradodelrecipienteconaireenelquellevóacabolacombustión,observóque éste pesaba lomismoantesydespués.Tras esta yotras experiencias similaresLavoisierestablecióunaleyconocidacomoLeydeLavoisieroLeydeconservaciónde la masa, que afirma que, tras un cambio químico, la masa involucrada en elproceso semantiene constante, es lamisma antes y después del cambio.Con estoquedódemostradoqueenlosprocesosdecombustiónseproducelacombinacióndeuna sustancia con otra que indudablemente tenía que estar contenida en el aire deesosrecipientescerrados.Hastaentoncespodíapensarsequeesasustanciasetratabadeflogisto,peroLavoisierlallamóoxígeno.

Lasverdaderas implicacionesdeesta leyseentenderíanconmayorprofundidadcon la llegadadelmodeloatómicodeDalton.Comoyahemosvistoanteriormente,estemodelo defiende que lamateria está exclusivamente formada por átomos quepodríancombinarseentresíparadarlugarasustanciasnuevas.

ApartirdelaTeoríaatómica,quenosdicequetodalamateriaestáformadaporátomosdediferenteselementosquímicos,eramássencillocomprenderquéeraloquesucedíaenlascombustiones,asícomoencualquiercambioquímico.


Cuandoseproduceuncambioquímico,losátomosqueconformancadasustanciasereordenanyestablecen

diferentesenlacesunosconotros.Aesteprocesoseledenominareacciónquímica.

CuandoLavoisierquemóestaño,loquesucediófuequeseprodujounareacciónquímica: el metal de estaño, que es un material gris brillante que funde a bajatemperatura,secombinóconeloxígenodelaire,queesungasincoloroeinodoro,ydio lugar a la formación de óxido de estaño, un polvo entre negro y pardo conpropiedadestotalmentedistintas.Estareacciónsedebióalaaccióndelosreactivos.Losreactivossonlassustanciasoriginalesque,enlascondicionesadecuadas,entranencontacto, rompensusenlacesyestablecenotrosnuevosentresusátomos,dandolugara losproductosde la reacciónque,aunqueesténconstituidospor losmismosátomos, al estar unidos entre sí de diferente manera presentarán propiedadesdiferentes; podrán tener diferente color, densidad, textura, estado de agregación,etcétera.

DATOCURIOSO

Lavoisier no llegó a conocer el modelo atómico de Dalton que daría mássentidoasuleyyaquefuearrestadoen1793,durantelaRevoluciónfrancesa,portrabajarcomofuncionariodelamonarquía.Importantespersonalidadeshicieron todo lo posible por salvarlo de la guillotina, pero parece ser quecuando se expusieron al tribunal todos los trabajos que había realizadoLavoisier,elpresidentedeltribunalpronunciólafamosafrase:«LaRepúblicano precisa ni científicos ni químicos, no se puede detener la acción de lajusticia». Lavoisier fue guillotinado en 1794, cuando contaba con cincuentaaños.ElconocidomatemáticoJoseph-LouisLagrangeafirmóaldíasiguientede su ejecución: «Ha bastado un instante para cortarle la cabeza, peroFrancia necesitará un siglo para que aparezca otra que se le puedacomparar». Así que Lavoisier se fue sin saber que su ley respondía a algotodavíamayor:lanaturalezaatómicadelamateria.

LEYDELASPROPORCIONESDEFINIDASYLEYDELASPROPORCIONESMÚLTIPLES

A finales del siglo XVIII, el químico y farmacéutico francés Louis Proust realizónumerososexperimentosquelepermitieronestudiarlacomposicióndeestosóxidos


deestaño,asícomoladediversoscarbonatosdecobreosulfurosdehierro.Conestosexperimentosdescubrióquelaproporciónenmasadecadaunodeloselementosquecomponían el compuesto semantenía siempre constante. Por ejemplo,mediante lareacción de carbono con cobre y oxígeno obtenía un carbonato de cobre, uncompuestoquemanteníaunaproporción fija en la cantidadde cadaelementoynoadquiría un valor intermedio, independientemente de las condiciones en la quellevaseacabolasíntesis.

A partir de estos experimentos Proust enunció la Ley de las proporcionesdefinidas, que dice que cuando dos omás elementos se combinan para formar uncompuestolohacensiempreenunarelacióndemasaconstante,independientementedelascantidadesdesustanciaquesehaganreaccionar.Porotrolado,DaltonenuncióseguidamentelaLeydelasproporcionesmúltiples.Esta leyafirmaquecuandodoselementossecombinanparaoriginardistintoscompuestos,dadaunacantidadfijadeunodeellos, lasdiferentescantidadesdelotroquesecombinancondichacantidadfija para dar como producto los compuestos están en relación de números enterossencillos.Éstafuelaúltimadelasleyesponderalesenpostularse.Daltontrabajóenun fenómeno del que Proust no se había percatado, y es el hecho de que existenalgunos elementos que pueden relacionarse entre sí en distintas proporciones paraformardiferentescompuestos.Así,porejemplo,haydosóxidosdecobre,losquehoyconocemos como elCuO, óxido de cobre (II), y elCu2O, óxido de cobre (I), quetienenun79,89%yun88,82%decobre, respectivamente,yqueequivalena3,973gramosdecobreporgramodeoxígenoenelprimercasoy7,945gramosdecobreporgramodeoxígenoenelsegundo.

LasleyesestablecidasporLavoisier,ProustyDaltonabrieronelcaminohaciaelestablecimiento de la Teoría atómica y al concepto de compuesto químico comoagregadodeátomos.Loscambiosquímicospodíanresultartodavíacomplejos,peronocabíalamenordudadeque,enrealidad,tansólosetratabadeunreordenamientoentre átomos. Con la comprensión de este hecho, además de deslegitimar porcompleto la Teoría del flogisto, también se perdió toda esperanza de encontrar laansiadapiedrafilosofaldelosalquimistasmedievales,esasustanciamísticacapazdeconvertirunelementocomúnenoro.Elorosóloestáformadoporátomosdeoro,asíqueparaobteneroromedianteunareacciónquímicahayquepartirdereactivosquecontenganátomosdeoroensucomposición.

DATOCURIOSO

La Ley de Proust contradecía las conclusiones del químico francés ClaudeLouis Berthollet, quien defendía que las proporciones en las que secombinabanloselementosenuncompuestodependíande lascondicionesdesu síntesis. Proust logró desacreditar la investigación de Berthollet cuandodemostró,en1799,ensulaboratoriodeSegovia,quemuchasdelassustancias


que Berthollet consideraba óxidos puros eran, en realidad, compuestoshidratados,esdecir,conmoléculasdeaguaadicionales.En1811,elprestigiosoquímico sueco Jöns Jacob Berzelius apoyó la propuesta de Proust, que fuefinalmenteaceptadaconunamplioconsenso.

Apesardeesto,lasideasdeBertholletnoestabandeltodoequivocadas,dadoque hoy sabemos que existen compuestos no estequiométricos, es decir,excepciones a la Ley de las proporciones. A estos compuestos noestequiométricos se les denomina compuestos bertólidos en honor deBerthollet.Enestoscompuestoslasproporcionesentrelosdistintoselementosvaríanentreciertoslímitesynosepuedenexpresarcomonúmerosenteros.Lacausa es la estructura cristalina de los compuestos, que, aunque tiene unacomposición ideal, el cristal puede contener defectos como la ausencia dealgúnátomoolapresenciadealgúnhuecoocupado.Comocontrapartida,loscompuestosquecumplenlaLeydelasproporcionessedenominandaltónidos,enhonordeDalton.

MODELODECOLISIONES

Para explicar cómo unas sustancias pueden combinarse para dar lugar a otrasechamosmanodeunsencillomodelodenominadomodelodecolisiones.Estemodelose basa en la idea intuitiva de que para que una reacción química tenga lugar, lasmoléculas de los reactivos deben chocar previamente entre sí. De los múltipleschoquesquesucedan,algunosdeellos—lasllamadascolisioneseficaces—originanlaformacióndenuevosproductosdelareacción,mientrasqueotros—lascolisionesineficaces—noformanningúnnuevoproducto,demodoquelosreactivossequedantalcomoestaban.

Para que una colisión sea eficaz deben cumplirse dos factores: que el choquetengalugarconunaorientaciónadecuadaparaquepuedanformarsenuevosenlacesentre losátomos,yque lasmoléculaschoquenconunamínimavelocidad.Sinoesasí,lasmoléculassimplementerebotantraselchoqueylacolisiónresultaineficaz.

Modelodecolisiones


Cuandodosmoléculasseaproximan,sevandeformandoamedidaqueseacercanpor efectosde la atraccióny repulsión entre los átomosque las forman,y lleganaformar lo que se denomina complejo activado. El complejo activado es unacombinación energéticamente excitada de las moléculas de partida que puededegenerar en dos estados diferentes: o bien se escinde formando de nuevo losreactivos de partida, o bien se escinde formando nuevos enlaces y dando lugar aproductos.

ENERGÍAENLASREACCIONESQUÍMICAS

Paraquehayaunareacciónquímicatienequeproducirseuncomplejoactivado.Parallegaraélhayquevencerunabarreraenergéticadenominadaenergíadeactivación.Esaenergíadeactivacióneslachispaprimigenia,eldesencadenantedelareacción.Una vez superada esa barrera la reacción, en las condiciones adecuadas, avanzaráhastallegaratérmino.

Enlasreaccionesquímicasserompenenlacesyseformanotrosnuevos,con loqueparacalcularelbalanceenergéticoqueestosuponehayquetenerencuentaquelaroturadeenlacesdelosreactivosconsumeenergía,yquelaformacióndeenlacesde los productos libera energía.Esta energía puede ser eléctrica, sonora, luminosa,etc. pero normalmente se trata de energía térmica. Si en el balance energético seliberamásenergíadelaqueseconsume,estaremosanteunprocesoexotérmico,ysielbalanceesalainversa,seconsumemásenergíadelaqueselibera,estaremosanteun proceso endotérmico. En los procesos endotérmicos esta energía absorbida sealmacenacomoenergíaquímica en losproductosde la reacción,y en losprocesosexotérmicoslaenergíadelosproductosesmenorqueladelosreactivos,asíquelareacciónsedaconliberacióndecalor.

DELFLOGISTOALASREACCIONESCONOXÍGENO

Lasreaccionesqueantiguamentepensábamosquetranscurríanpormediacióndeunintercambio de algo inmaterial llamado flogisto, hoy sabemos que transcurren porintercambiodealgomaterial:eloxígeno.

Las reacciones químicas en las que interviene el oxígeno y que también sonexotérmicassellamancombustiones.

Enlacombustiónexisteunelementoquearde(combustible)yotroqueproducela combustión (comburente), generalmente oxígeno gaseoso. Los explosivos tienenoxígeno ligado químicamente, por lo que no necesitan el oxígeno del aire pararealizarlacombustión.

Lacombustióndehidrocarburos(compuestosformadosporhidrógenoycarbono)


y derivados siempre conduce a la producción de dióxido de carbono y agua. Porejemplo,cuandoencendemoselmecherodeunacocinadegasodeunabombona,loprimero que ocurre es que el gas se vaporiza al salir por la boquilla, ya sea gaspropanoogasbutano,semezclaconelaireycomienzaaarderconunallamaquevadelazulalnaranja.Silacombustiónescompleta,lallamaserácompletamenteazul,ysinohayoxígenosuficiente,lacombustiónseráincompletaypresentarácoloraciónanaranjada.Paraquecomienceaardertenemosqueaplicarunachispainicial,dotaralareaccióndelaenergíadeactivaciónsuficienteparaquelacombustiónseinicie.

Silafaltadeoxígenoenlacombustiónessevera,sedesprendenpartículasfinasde carbono denominadas hollín. Si no hay suficiente oxígeno, la combustiónproducirámonóxidodecarbono,ademásdedióxidodecarbono.

DATOCURIOSO

Elmonóxidodecarbonoesungasaltamentetóxico,yaquesiloinspiramos,altenermásafinidadconlahemoglobinadelasangrequeelpropiooxígeno,escapazdeocuparlaposicióndeloxígenoeimposibilitarsutransporte.Unavezrespirada una cantidad bastante grande demonóxido de carbono, la únicaformadesobreviviresrespirandooxígenopuro,yencasosextremos,oxígenoa alta presión, ya que es el único antagonista para la hemoglobina delmonóxido de carbono. A altas dosis, respirar monóxido de carbono resultaletal, y a dosis bajas produce somnolencia y dolores de cabeza que puedenderivarenlapérdidadeconsciencia.

El monóxido de carbono no tiene olor ni color, por tanto es muy difícildetectar su presencia. Se produce en combustiones deficientes, es decir, pordeterioro y falta de limpieza del dispositivo que genera el calor —estufas,chimeneas,calefactores,etc.—ypor la faltadeoxígeno.Siademásnoexisteuna ventilación adecuada en el lugar donde se está produciendo esa malacombustión,secorreelriesgodesufriruna intoxicacióndifícildedetectaryqueencuestióndehorasominutospuedeprovocarlamuerte.

La primera persona que publicó un estudio científico sobre la llama y suestructura fue el científico británicoMichael Faraday en 1908 en el quemedianteunossencillosexperimentoslogróidentificartreszonasenlallamadeunavela.Enlazonainternalacerafundidasevaporizaalrededordelamechacreandounespacioenelqueloúnicoquehaysongasescombustibles,peronohayoxígeno,asíquenoseproducelacombustión.Aesazonaseledenominazonafríauoscurayaquenoemiteluz. En la zona intermedia el combustible comienza a mezclarse con el oxígenocircundante, loquepermite lacombustión.Es laregiónen laque la temperaturaesmuy elevada y se produce la emisión de luz. En la zona externa predomina el


oxígeno,porloquelosradicaleslibresformadosenlazonademayortemperaturasecombinanconeloxígenocompletandolaoxidaciónoescapandoenformadehollín.La incandescencia de las velas proviene de la presencia de partículas sólidasexcitadas, en sumayoría carbono elemental, en la parte luminosa y caliente de lallama.

Partesdelallama

En los seres vivos también se producen reacciones con oxígeno, pero éstastranscurren lentamente y sin la presencia de llamas, por lo que no se denominancombustiones,sinoqueseutilizauntérminomásgenérico:oxidaciones.

Muchas sustancias que almacenamos en nuestro organismo como fuentes deenergíareaccionanconeloxígenodesprendiendoagua,dióxidodecarbonoyenergía.Por ejemplo, la glucosa se oxida desprendiendo los mismos gases que cuandoencendemos unmechero, pero en este caso la reacción trascurre con suavidad. El40% de la energía que producimos en los procesos metabólicos de oxidación laempleamosparaefectuartrabajoenformadecontraccionesmuscularesynerviosas.Elrestololiberamosmedianteelcalorcorporal,loquenospermitemantenerestablelatemperaturadelcuerpo.Cuandoelorganismoproducedemasiadaenergíatérmica,elcuerpolaeliminagenerandosudor,queseevaporahaciaelentorno.Elprocesoesuncambiodeestadodelagua líquidaavaporqueabsorbeenergía,esdecir,queesendotérmico.

Como las reaccionesdecombustión sonexotérmicas, liberanunagrancantidadde energía, la combustión de hidrocarburos es una fuente de energía rentable.Hayvarios parámetros que hay que tener en cuenta para seleccionar un combustible uotro.Porejemplo,sielalmacenamientodecombustiblenoesunproblema,porquesepuedeirrecargando,comoenlosautomóviles,seutilizaráncombustiblesque,aunqueocupenbastanteespacio,produzcanmuchaenergíaensucombustión.Encambio,si


lalimitacióneselalmacenaje,habráqueusarcombustiblesqueocupenpoco,aunqueproduzcan menos energía en su combustión. Por este motivo los cohetes utilizanhidrógenocomocombustibleylosautomóvilesutilizangasolinaodiésel.

Sea cual sea la reacción química que suceda siempre ocurrirá manteniendo lamasaconstante.Lamasadelosreactivosserálamismaqueladelosproductos,yaque,apesardequeunosyotrosseansustanciasconpropiedadesdiferentes,estaránformadosporlosmismosátomosunidosdediferentemanera.

El área de la química que estudia estos cambios, las reacciones químicas, sedenomina estequiometría, nombre derivado de las palabras griegas stoicheion,«elemento»,ymetron,«medida»,yesunaherramientaesencialenquímica.

DELAPIEDRAFILOSOFALALARADIACTIVIDAD

Aunque las leyes de la estequiometría negaban la transmutación de un elementoquímicoenotro, talycomoenelpasadoafirmabanlosalquimistasysumitológicapiedrafilosofal,en1896tuvolugaruninsospechadodescubrimiento.ElfísicofrancésAntoine Henri Becquerel descubrió una nueva propiedad de la materia queposteriormente se denominó radiactividad. Este fenómeno se produjo durante suinvestigación sobre la fluorescencia. Al colocar sales de uranio sobre una placafotográficaenunazonaoscura,comprobóquedichaplacaseennegrecía.Lassalesdeuranio emitían una radiación capaz de atravesar papeles negros y otras sustanciasopacas a la luz ordinaria. La radiactividad es un fenómeno físico por el cual losnúcleosdealgunoselementosquímicos,llamadosradiactivos,emitenradiacionesquetienen la propiedad de impresionar placas radiográficas, ionizar gases, producirfluorescenciayatravesarcuerposopacosalaluzordinaria,entreotros.Debidoaesacapacidad, se les suele denominar radiaciones ionizantes. Las radiaciones emitidaspueden ser electromagnéticas, en forma de rayos X o rayos gamma, o biencorpusculares, como pueden ser núcleos de helio, electrones o protones u otraspartículas.

Laradiactividadesunfenómenoqueocurreenlosnúcleosdeciertoselementosinestablesquesoncapacesdetransformarse,odecaer,espontáneamente,ennúcleosatómicosdeotroselementosmásestables.Loscambios

enelnúcleosíhacíanposiblequeunelementoquímicosetransformaseenotro.

En las reacciones químicas los únicos implicados son los electrones de losátomos,asíque,sielnúcleosemantieneintacto,loselementosseguiránconservando


su identidad. Pero con el descubrimiento de la radiactividad, podían producirsecambiosenelnúcleodelosátomos,yasítransformarunoselementosenotros.EstosfenómenosenlosquelosnúcleosatómicosestánimplicadoscaendentrodelcampodelaFísicanuclear.

Actualmenteaceptamosqueeloroesunelementoquímico,yporendenopuedeser creado a partir de otros elementos por medio de reacciones químicas. El orometálicopuedeserdisueltodeunarocayprecipitarse,dandolaaparienciadequeelorohabíasidocreado,peroestosóloesposiblesieloroyaestabaenlaroca.Eloroesunelementopesado,asíquetodoeloroquetenemosenlaTierrahasidocreadoenreaccionesnuclearesextremadamenteenergéticas,lasqueseproducenenlasestrellasdegranmasa.

También se pueden crear pequeñas cantidades de oro de manera artificial conaceleradores de partículas o reactores nucleares, sin embargo, estos métodosproducen nuevas sustancias radiactivas y son extremadamente costosos.Aunque elmétodonoseacomercialmenteviable, loquedurantemuchotiemponosparecieronfantasías de los alquimistasmedievales, a día de hoy sabemos que pueden hacerserealidad:síesposibletransmutarunoselementosenotros.Noporlosmétodosquesepensaba, no por medio de una piedra filosofal de propiedades que hoy en díatildaríamosdemísticas,sinopormétodosprobados,frutodelaexperienciayqueenlaactualidadnosparecenrazonables.

Ello nos lleva a reflexionar sobre la idea de que en su día, lo que ahora nosparecen ideas fantasiosasyperegrinas, sobre todo lade lapiedra filosofal, perodeigual forma la del flogisto, también estaban fundamentadas en la experiencia; conotrosnombresyconotrasinterpretacionesacordesalpensamientodelaépoca.Estonoimplicaqueantesestuviesenequivocadosyqueahoraestemosenlocierto.Ahoratenemos nuevos nombres, teorías y conclusiones más sofisticadas capaces dedescribirunmayornúmerodefenómenos,conmayorcomplejidadyconcapacidadde predicción. Pero las certezas de ahora sólo son ciertas ahora, y con el paso deltiempo, con el progreso de la ciencia, los fenómenos seguirán siendo losmismos,peronaturalmentecambiarándenombre.

Algunasdelascertezasqueahoranosparecenrotundaseincorruptiblessindudaacabaránconvirtiéndoseenelflogistodelasgeneracionesvenideras.


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DELZUMODELIMÓNALALLUVIAÁCIDA

LASREACCIONESDEÁCIDOSYBASES

Seconocencientosdemilesde sustanciasdistintas.Losquímicos,para facilitar suestudio,tendemosaordenarlasyclasificarlasengruposdesustanciassimilaresconelfin de comprender sus analogías y así entender la naturaleza elemental de suspropiedades.

Hay sustancias que cuando se disuelven en agua presentan una serie depropiedadescomunes: tienenunsaborácidocaracterístico,comoelzumode limón(ácido cítrico), el vinagre (ácido acético) o la leche agria (ácido láctico); tiñen decolorrojodeterminadospigmentosdeorigenvegetal,comoelpapeldetornasol,queesunatinturaazulqueseextraedealgunoslíquenesyqueseimpregnasobrepapel;son capaces de disolver el mármol y de reaccionar con muchos metalesdesprendiendohidrógenogaseoso.En1663,elquímicoinglésRobertBoyleintrodujoeltérminoácidoparadenominaraestassustanciaseinicióunestudioformaldesuspropiedades.

Por otro lado, existen otro grupo de sustancias que en disolución acuosacomparten propiedades opuestas a las de los ácidos: poseen un sabor amargo,producensensaciónjabonosaaltacto,soncáusticas,devuelvenlacoloraciónazulalpapelde tornasoly contrarrestan laspropiedades característicasde lasdisolucionesácidas. A este grupo de sustancias se las denominó álcalis, del árabe al kali, quesignifica«cenizasvegetales».Cuandosemezclaunasustanciaácidaconotraalcalinase obtiene una sal que pierde las propiedades de ambas sustancias.Así, los álcalisrecibieronmástardeelnombredebases,delgriegobasis,quesignifica«fundamentoparalaobtencióndesales».

Cuandosemezclaunácidoconunabaseseformaunasal.

En 1777, Lavoisier asoció las propiedades ácidas de ciertas sustancias a unelementoquímicoenconcretoquehabíasidodescubiertoporPriestleyyScheeletresaños antes y que había sido denominado aire desflogistizado. Lavoisier determinóqueesasustanciaerarealmenteunelementoquímicoylorenombrócomooxígeno,palabraformadapordosraícesgriegas,oxys,«ácido»,porelsaborpunzantedeestassustancias,ygenes,«productor»o«engendrador».Demodoquelapalabraoxígenosignifica«engendradordeácidos».


El químico británico Humphry Davy había descubierto en 1810 que el ácidomuriático (hoy llamado ácido clorhídrico) era una sustancia ácida, pero que noconteníaoxígeno,demodoqueconsiguiórefutarlaTeoríadelosácidosdeLavoisier.LoquepropusoDavyfuequeelhidrógenoeraelprincipalresponsabledelaacidezdeesassustancias.

En1838,elquímicoalemánJustusvonLiebig,completólaideadeDavysobreelfundamento químico de ácidos y bases, al proponer la existencia de dos tipos dehidrógeno, siendoelhidrógenoquepuede sustituirsepormetales el responsabledelas propiedades de los ácidos. En cuanto a las bases, Liebig no propuso ningunadefinición, simplemente las identificó como sustancias con comportamientoantiácido.

A finales del sigloXIX y a principios delXX se formularon dos teorías que sefundamentaron,noenlatransferenciadeátomosdehidrógenocompletos,sinoenlatrasferenciadeprotones,oloqueeslomismo,deátomosdehidrógenodesprovistosdesuelectrón:lateoríaácido-basedeArrheniusyladeBrønsted-Lowry.

El químico sueco Svante August Arrhenius supuso en 1887 que los ácidos enrealidadestándisociadoseniones,conloquepodemospensarquetodoslosácidosaldisolverse producen un ion en concreto, el catión de hidrógeno H+ o protón. Eshabitualllamarlosimplementeprotónporquealperderelúnicoelectrónqueposeía,elátomodehidrógenopasaatenerunacarganetapositiva,esdecirqueelH+essóloelnúcleodelelementoZ=1.

EstecatiónH+ es el que dota a los ácidos de características comunes,mientrasqueelaniónesquedotaalácidodelaspropiedadesquediferencianaunosyotros.

Como ese catión H+ propuesto por Arrhenius está desprovisto de su únicoelectrón,sóloquedasunúcleo,asíqueestanpequeñoqueejerceunagranatracciónelectrostática sobre el agua, por lo que no existe de forma solitaria y siempre secombinaconella.

Cuandounácidoestádisueltoenagua,elH+secombinaconel2OdandolugaralH3O+,oloquellamamosion

hidronio.

Porotrolado,Arrheniusplanteóquelasbasestendríanqueneutralizarestosioneshidronio de los ácidos, así que propuso que las sustancias básicas son las que sedisocianensusionesliberandoioneshidroxiloOH–.DeestamaneralosOH–de lasbasesseuniríanalosH+delosácidosneutralizándosemutuamenteydandolugaralaformacióndeagua,H2O.

Las definiciones deArrhenius para los ácidos y las bases son limitadas, sobretodo para estas últimas, ya que no todas las sustancias de propiedades básicascontienenOH−,como,porejemplo,unaconocidabasequeutilizamoscomoproducto


de limpieza:elamoníaco,NH3.Sinembargo,yapesarde sus inconvenientes, estateoría estuvo vigente casi cuarenta años, durante los cuales se fueron sucediendonuevasideasquedaríanlugarateoríasmáscompletas.

En 1923, el químico danés JohannesNicolausBrønsted y el químico británicoThomas Martin Lowry, casi simultáneamente, pero siguiendo líneas de trabajodiferentes,propusieronunadefiniciónmásconcretasobrelosácidosylasbases.Estadefinición forma parte de la que conocemos comoTeoría ácido-base deBrønsted-Lowry.Segúnestateoría,losácidossonsustanciascapacesdedonarunprotón(H+),mientrasquelasbasessoncapacesdeaceptarlos.Deestamanera,lasreaccionesentreácidos y bases pueden interpretarse como reacciones de transferencia de protones.Así, por ejemplo, el amoníaco (NH3) es una base porque es capaz de captarH+ yformarelionamonio(NH4

+).

DATOCURIOSO

En la actualidad existen teorías más completas que la de Brønsted-Lowry,siendo la más conocida la Teoría de Lewis, que se basa en un conceptoelectrónico.

En1938,elquímicoestadounidenseGilbertN.LewisdesarrollósuTeoríadeácidos y bases: la diferencia entre el ácido y la base son sus electrones. Elácidodebeteneralgúnelementocondeficienciadeelectronesquelealejedelaconfiguración de gas noble, y la base debe tener algún par de electronessolitarios.LareaccióndeunácidoconunabasedeLewisdacomoresultadoun compuesto de adición. De esta forma se incluyen elementos que secomportancomobases,peronocumplenladefinicióndeBrønstedyLowry,ysuelen ser denominados ácidos de Lewis. Puesto que el H+, según estadefinición,esunácidodeLewis—tienevacíoelorbital1s,endondealojarelpardeelectrones—, todos losácidosdeBrønsted-Lowryson,pordefinición,ácidosdeLewis.Conesta teoríapodemosdescribircómoalgunassustanciascomoelCO2oelAlCl3,quenoposeenhidrógeno,tienenpropiedadesácidasysoncapacesdeneutralizaralasbasesdandolugaralaformacióndesales.

AunqueladefinicióndeLewistieneuncaráctermásgeneral,ladefinicióndeusomáscomúndeácidosybaseseslaqueformularonBrønstedyLowry.


Losácidossonsustanciascapacesdedonarunprotón(H+),mientrasquelasbasessonsustanciascapacesde

aceptarlos.Lasreaccionesácido-basesonreaccionesde

transferenciadeprotones.

ELpH

ParadeterminarloácidaobásicaqueesunasustanciaelquímicodanésSørenPeterLauritzSørensenintrodujounconceptodenominadopotencialdehidrógenoopH.En1909 estableció la escala de pH como unmodo simple de expresión del grado deacidez.Tambiéndescribióunpardemétodossencillosquepermitíanmediresegradodeacidez:elprimermétodoestababasadoenelectrodos,mientraselsegundométodoimplicabalacomparacióndeloscoloresdemuestrasyunjuegopreseleccionadodeindicadores.ElmismoSørensenseencargódeobtenerlafórmulaparapodermanejarnúmerosenterosenelpH,quesebasaenaplicarunlogaritmoalaconcentracióndeH+enladisolución.

AdíadehoyeltérminopHestámuyextendidoenellenguajecotidiano,tantoesasí que se habla del pH de productos cosméticos, fármacos y alimentos con totalnormalidad.

ElpHneutro,elquetienenlassustanciasquenosonniácidasnibásicas,secorrespondeconelvalor7.Pordebajode7lassustanciasseránácidas,másácidascuantomenorvalortengan;yporencimade7seránsustanciasbásicas,másbásicascuantomayorvalor

tengan.

INDICADORESDEpH

Paradeterminar el pHdeuna sustancia existen indicadoresquemuestran el pHdeuna disolución en función del color que adquieren. El indicador ácido-base másantiguoeseltornasol.Eltornasolesunatinturaqueseencuentraendiversasespeciesde líquenes. Tradicionalmente se extrae de roccellas y dendrographas. Endisolucionesácidas,depHinferiora5,eltornasolesrojo,mientrasquecuandoelpH


excedede8sevuelveazul.Los indicadoressonácidosdébiles,esdecir,queaunque tenganpreferenciapor

donarionesH+,tambiéncoexistenconotraformabásicaquepuedeaceptarlos,ycadaunadeestasformaspresentaunacoloracióndiferente.

Muchos colorantes naturales se encuentran en frutas y flores y pueden serempleadoscomoindicadoresácido-base.Unejemploeslacianidina,quepertenecealgrupodelasantocianinas,yesresponsabledelcolorrojodelasamapolasydelcolordelasvioletas.Eljugodelasamapolasessuficientementeácidoparaquelacianidinaseencuentreensuformaprotonadadecolorrojo,alcontrariodeloqueocurreenlasvioletas,cuyojugoesbásicoyprovocaquelacianidinasedesprotoneymuestreuncolorazulado.

Las antocianinas de la lombarda se pueden aprovechar para fabricar un papelindicador ácido-base casero. Para eso se empapa un papel de filtro con el zumoconcentradodelombardamaceradayhervida.ElpapelsedejasecarcolgadodeunacuerdayfinalmentesecortaentirasparaobtenervariosindicadoresdepH.ParaunpHentre1y2elcolordelzumode lombardaserá rojizo,paraunpH4serácolorciruela,paraunpH5serápúrpura,paraunpH6-7seráazul,paraunpH8seráazulverdoso,paraunpH9-10seráverdeesmeralda,paraunpH10-11seráverdehierba,paraunpH12-13seráverdelimayparaunpH14,amarillo.

DATOCURIOSO

Enlasplantassuperiores,lasantocianinasseencuentranentodoslostejidos,incluyendolashojas,lostallos,lasraíces,lasfloresylosfrutos.

Lasantocianinaspuedenconfundirseconloscarotenoides,quetambiénledancoloralasfloresyhojas,aunqueadiferenciadelasantocianinas,éstosnosonsolublesenagua,sinoqueestánadosadosa lasproteínasde loscloroplastos.Los carotenoides dan colores anaranjados o amarillos, mientras que lasantocianinasdanunabanicoinmensodecolores.

Lasantocianinasseencuentranenmuchasfrutasoscurascomolaframbuesaazulynegra, la zarzamora, la cereza, lamoraazul, lauvaazulynegra, losarándanos, ymuchas verduras.Las antocianinas pueden encontrarse en lashojas, haciendo que las mismas muestren un color rojizo. Esta coloraciónpuede deberse a unmecanismo de defensa para proteger a las plantas, susfloresysusfrutascontralaluzultravioletay,porsupropiedadantioxidante,evitarlaproducciónderadicaleslibres.

Las antocianinas también son un importante parámetro de calidad de uvasrojas, debido a la importancia que estos compuestos tienen en el color delvino.


ELpHDELAPIELYLACOSMÉTICA

LapieltieneunpHligeramenteácido.Laepidermisestácubiertaporunaemulsióndeaguaylípidosconocidacomopelículahidrolipídica.Estapelícula,quese formaporsecrecionesdelasglándulassudoríparasysebáceas,contribuyeamantenerlapielflexibleyactúacomobarreraadicionalfrenteabacteriasyhongos.Laparteacuosadeestapelícula,conocidacomomantoácido,contiene,entreotrassustancias,ácidoláctico,aminoácidosdelsudoryácidosgrasos.EstemantoácidoproporcionaalapielunpHligeramenteácido,entre5y6,levementemásácidoenloshombresqueenlasmujeres,cuyafunciónprincipalesmantenervivosalosmicroorganismosafinesalapielyqueseandestruidoslosmicroorganismosnocivos.

ElpHdelapieltambiénvaríaentreunazonadelcuerpoyotra;porejemplo,esmásácidoen lasaxilasyentre losdedos.CuandoelpHaumenta,esdecir,sehacemásbásico,seproducenlasdermatitisolasinflamacionesdelapiel.

Cuandonos lavamosconun jabónnoapropiadopodemos favorecerque lapielalcancevaloresdepHsuperiores,loquefavoreceelcrecimientodebacteriasalestarla piel más desprotegida. Por este motivo los productos cosméticos y de higienesuelen especificar que su pH es el idóneo para la piel, o como suele decirse, pHneutroparalapiel,entre5y6,queesunpHligeramenteácido.Asíquecuandounproductocosmético,yaseaunjabónounacrema,indicaquetieneunpHneutro,éstenosecorresponderáconelpHneutroquímico,que tendríaunvalorde7, sinoqueharáreferenciaaunpHneutroparalapiel.

ELpHDELESTÓMAGOYLOSANTIÁCIDOS

Comparados con la mayoría de los fluidos corporales, tales como la sangre o lasaliva,quetienenunpHentornoa7,losjugosgástricossonmuyácidos,convaloresdepHcomprendidosentre1y3.Estaacidezsedebeaquelascélulasdelamucosaque recubre las paredes del estómago segregan constantemente ácido clorhídrico(HCl).Cuandolacomidaentraenelestómago,laproduccióndeácidoseincrementa,ya que la función del HCl es facilitar la digestión de los alimentos e impedir elcrecimiento de bacterias. Cuando esta secreción de ácido es excesiva se producenmolestiascomosensacióndeacidez,reflujosácidos,inflamación,dolorestomacalycontracciónmuscular.


EscaladepHconsustanciascotidianas

DATOCURIOSO

Unodelosindicadoresmásempleadoseslafenolftaleína.Lafenolftaleínaenmedioácidoseencuentraprotonadayesincolora,mientrasqueenunmediobásico,unpHsuperiora8, estádesprotonadaypresentaun luminosocolorfucsia.

Durante la Segunda Guerra Mundial, el espía alemán George Dash fuedetenidocuandollegóalacostaatlánticadeEstadosUnidos.Asimplevistalasautoridades no encontraban ninguna prueba que le incriminase, pero lesresultó sospechosa la cantidad de pañuelos blancos que el alemán llevabaconsigo.LosquímicosdelFBIanalizaronestospañuelosyencontraronrestosde fenolftaleína. El alemán había escrito con este indicador una lista decontactosysusrespectivasdirecciones.Sobrelospañueloslafenolftaleínaeraincolora,perounavez impregnados conuna sustanciabásica revelarían susescritosencolorfucsia.Dashfuejuzgadoanteuntribunalydurantesujuiciolosfiscalesdemostraronconunadisolucióndeamoníacocómolosnombresylasdireccionesdesuscontactoseranrevelados.

UnaformadereducirtemporalmentelaconcentracióndeionesH+cedidosporelHClenelestómagoestomarunantiácido.LalabordelantiácidoesaumentarelpHde los jugos gástricos para quedisminuya rápidamente la acidezde estómagoy seproduzcaasíunalivioinstantáneodelossíntomas.Peronuncadebeneutralizarseesteácidocompletamente,porquesiestoocurre,ladigestiónnoseríaposible.Además,sila neutralización del ácido es muy severa, las paredes del estómago respondensegregandomásácidoparacompensarelaumentodrásticodepH.Aestefenómenoseleconocecomoefectorebote.


LosantiácidossoncompuestosbásicosqueactúanneutralizandolosionesH+deljugogástrico.

Lasbasesmáshabitualesqueencontramosen losantiácidoscomerciales sonelbicarbonatodesodio,elcarbonatodecalcioyloshidróxidosdemagnesioyaluminio.Algunosproductoscontienenmásdeunabase.

Los antiácidos han de ser suministrados con cautela, ya que acarrean ciertosefectossecundarios.Porejemplo,losantiácidosquecontienenhidróxidodealuminiopueden causar estreñimiento, mientras que los de hidróxido de magnesio tienenefectos laxantes.El bicarbonato sódico alivia de forma inmediata, pero sus efectosson poco duraderos, con lo que a menudo genera la tentación de consumir másantiácido.Laconsecuenciaesqueasíseestimula laproduccióndemásácidoenelestómago,esdecir,elefectorebote.

Para escoger un antiácido en concreto es imprescindible conocer qué basecontiene en su formulación. Por ejemplo, las personas con hipertensión no debenconsumirbicarbonatosódico(NaHCO3),yaqueestabaseesunafuentedesodio,ylas personas con esta afección, que limitan su consumo de sal común (cloruro desodio),tambiéntienenqueevitarcualquiersustanciaquecontengasodio.Encambio,losantiácidosquecontienencarbonatodecalcio(CaCO3)sonlosqueseaconsejanalas personas que padecen osteoporosis, que es una degeneración de los huesoscausadaporlapérdidadecalcio.

Los antiácidos modernos son los llamados inhibidores de bomba de protones.Estos antiácidos no actúan como bases neutralizadoras del HCl, sino que actúandirectamente sobre las células secretoras de la mucosa inhibiendo la secreción deácido.Deestamanera,lanuevageneracióndefármacosevitaelefectorebote.

LLUVIAÁCIDA

Unodelosfenómenosmásconocidosymásindeseadosenelplanomedioambientaltienequeverconlaquímicadelosácidos:lalluviaácida.ElpHdelaguadelluviadezonaslimpias,sincontaminaciónatmosférica,esde5,6.EstepHesligeramenteácidoa causa del dióxido de carbono del aire que, por disolución en el agua ambiental,forma ácido carbónico. En otros lugares, el pH de la lluvia es mucho más ácidodebidoalapresenciadeácidosulfúricoyácidonítrico,entreotrassustanciasnotanfrecuentes.

El ácido sulfúrico presente en el aire contaminado procede en gran parte delazufre contenido en el carbón que se utiliza en las centrales térmicas. Algunoscarbones lleganacontenerhastaun4%de impurezasdeazufreen formadepirita,queesunsulfurodehierro.Durantelacombustióndelcarbónelazufresetransforma


endióxidodeazufre.Eldióxidodeazufresetransforma,coneloxígenodelaire,entrióxido de azufre, y éste es capaz de reaccionar con el agua atmosférica ytransformarseenminúsculasgotasdeácidosulfúricoqueelvientotransportaamilesdekilómetrosdedistancia.

DATOCURIOSO

Elácidosulfúricodelalluviaácidaatacamaterialesdeconstruccióncomolaspiedrascalcáreasoelmármol,queestánformadosbásicamenteporcarbonatode calcio. El carbonato de calcio reacciona con el ácido sulfúrico y setransforma en sulfato de calcio, dióxidode carbono y agua.El problema esqueelsulfatodecalcioesunasalsolubleenagua,conloquepocoapocoelmaterialsevadeshaciendoalserarrastradopor la lluvia.Esteprocesoeselresponsabledeldeteriorodemuchasedificacionesde importanciaartísticaehistóricacomoelTajMahaldelaIndiaolasruinasgriegasdelaAcrópolisdeAtenas, que sondemármol.Estas estructuras sufrieronmásdañosdesde elsigloXXalaactualidad,queentodoslosañosanteriores.

Otro efecto indeseable del ácido sulfúrico formado a partir del dióxido deazufreeseldeteriorodelpapeldelibrosydocumentos.Elpapelfabricadoapartirde1750contienetrazasdevariosóxidosmetálicosqueerancapacesdetransformareldióxidodeazufreentrióxidodeazufre,queeselpasoprevioalaformacióndelácidosulfúrico,conelconsiguientedeteriorodelpapel.Losescritos anteriores a 1750, como no utilizaban óxidos metálicos, sonprácticamenteinmunesalapresenciadeóxidosdeazufreenelaire.

El ácido nítrico procede de los óxidos de nitrógeno formados a partir delnitrógeno y el oxígeno del aire en los procesos de combustión. Estos óxidos soncapaces de disolverse en el agua dando ácido nítrico, que también contribuye a laformacióndelluviaácida.

Losefectosdelalluviaácidasonespecialmentedañinosenzonasdondelasrocasson de granito u otras rocas incapaces de neutralizar la acidez de la lluvia. ElproblemaresideenquealgunoscompuestossoninsolublesapHhabitual,peroapHácidosedisocianensusionesysevuelvensolublesy,portanto,móvilesatravésdeltorrenteacuoso.Porejemplo,muchoscompuestosdealuminiosevuelvensolublesapHácido,formándoseionesAl+3,quealdisolverseenelaguasonabsorbidosporlasraícesdelosárboles,teniendosobreellosconsecuenciasletales.

EstalluviatambiénafectaalpHdeacuíferos.CuandoelpHdelaguaesinferiora5,5,algunospeces,comolastruchas,mueren.SielpHesinferiora5,0,casiningúnpezpodrásobrevivir.

Laquímicadelosácidosylasbases,asícomolaideadepHysusimplicaciones,


nos ha permitido entender las condiciones en las que se dan ciertos procesosfisiológicos,yestoa suvezhaderivadoeneldiseñode fármacosqueno sólonosayudanamantenerunnivelóptimo,sinoquesonefectivosdependiendodelpHdelmedio.Nos ha permitido crear productos cosméticos y de higienemás respetuososconnuestrapiel.Noshapermitidoentenderfenómenoscontaminantescomolalluviaácida.Yreconoceryentenderunfenómenoeselprimerpasoparapodercontrolarloyremediarlo. Gracias al hecho de haber entendido este proceso, en la actualidad yapodemos controlar devarias formas la emisióndeóxidosde azufreydenitrógenoresponsables de la lluvia ácida, como, por ejemplo, mediante el uso de filtros ycatalizadorescapacesdereteneryconvertirestosgasesenotroscompuestosinocuos.

Conocercómofuncionanlascosasdesdeelpuntodevistamásíntimo,esdecir,conocer la química de las cosas, nos permite no sólo ampliar nuestro horizonte deconocimiento, sino también aplicar lo aprendido en beneficio de la sociedad, denuestrasaludydelasaluddelmedioambiente.


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DELASPILASALASESCULTURASDEBRONCE

LASREACCIONESDEOXIDACIÓNYREDUCCIÓN

Hayinventosquesurgentrasconcienzudasinvestigacionesymuchasvecessonfrutode descubrimientos en ciencia básica para los que se ha tardado cierto tiempo enencontrar una aplicación. En cambio, muchos otros inventos han surgido de laexperimentaciónensuestadomáspreliminar,cuandotodavíanosehabíanpostuladohipótesis científicas suficientemente firmes que describiesen los hechos. En estoscasos,aunquelaexplicacióndesufuncionamientoseaunacuestiónirresoluta,noporelloelinventodejadeserválido,dadoquefunciona.

Muchosaparatosdeusocotidianoytécnicasquímicasseemplearonmuchoantesdeconocer losmecanismospor losquepodíamosdescribirque sucedieseesoynootracosa.Eselcasodelasreaccionesdeoxidaciónyreducción:estasreaccionesnospermiten explicar cómo funcionan las pilas y las baterías, cómo se corroen losmetales,cómopodemosevitarqueestosuceda,eincluso,cómoseformanlaspátinasartísticasenlasesculturas.

LASPILAS

Unodelosinventosmásimportanteshistóricamente,conmásrelevanciaenelavancede la humanidad, y que sigue siendo protagonista en la actualidad, es la forma decrear energía eléctrica. La manera más habitual de generar energía a través de laquímicaesmediantelaspilas.Lapilasseinventaronyreinventaronmuchoantesdesabercómofuncionaban.Simplementelohacían.Proporcionabanelectricidadcuandonisiquierasesabíaexactamentequéeralaelectricidad.

Adíadehoysabemosquetodaslaspilasinventadasalolargodelahistoriaestánfundamentadas en reacciones químicas en las que se producen transferencias deelectronesyqueesprecisamenteelmovimientodeestaspartículaselementalesloqueconocemoscomoelectricidad.

Laelectricidadseproduceporelectronesenmovimiento.

Químicamenteloqueocurreencualquierpilaesquehayunasustanciaqueganaelectronesyotraque lospierdeprovocando la formacióndeunacorrienteeléctricaentreellos.


Los elementos que con mayor facilidad ganan y pierden electrones son losmetales.Cuandounmetalestáensuestadofundamental,conlamismacantidaddeelectrones en su superficie que de protones en su núcleo, su apariencia será la delmetalen suestadopuro,con lascaracterísticaspropiasdelmetal libre.Encambio,cuandounmetalestácombinadoconotrosátomosomoléculas,cedeelectronesysequedaconcargapositiva,esdecir,elmetalformauncatión.

Por ejemplo, el cobre en su estado elemental se representa comoCuy tiene elaspectoqueasociamosalcobre:esunmetalbrillante,sólido,rojizoybuenconductordelaelectricidad.Perosielcobresecombinaconotroátomoomolécula,como,porejemplo,conungruposulfato,pierdedoselectronesyformaelcatiónCu+2 que seuneporenlaceiónicoalgruposulfato,queesunanión.Porestemotivoelsulfatodecobre(II)esunasustanciaiónica,esdecir,esunasalquetienepropiedadestípicasdelassales:estructuracristalina,durezaysolubilidadenagua.Dehecho,elsulfatodecobre (II) es un sólido cristalino azul que se disuelve fácilmente en agua y cuyaaparienciaennadarecuerdaalcobremetálicooriginal.

Cuandounmetalcedeelectrones,comoenestecasoelcobre,quepasadeCuaCu+2, se dice que se oxida. La oxidación es una reacción química quetradicionalmente se asocia a la ganancia de oxígeno y consecuente formación deóxidos,perorealmenteenelprocesonotieneporquéintervenireloxígeno,yaquepuedeproducirseporlaaccióndecualquierotroátomoomoléculacapazdealbergarloselectronesqueelmetalceda.Así, siemprequeunmetal seoxide,quecedasuselectrones,tienequehaberotrasustanciaqueloscapte.

Sellamaoxidaciónalacesióndeelectrones,yreducciónalagananciadeelectrones,yambosprocesossedande

formasimultánea:nadapuedeoxidarsesinohayalgoquesereduzca,yviceversa.

Estasreaccionesquímicassimultáneassellamanreaccionesdetrasferenciadeelectronesoreacciones

redox.


PilaDaniell

Enelcasodelaspilas,estetipodereaccionesseproducenconstantemente.Yésafue la aportación de la famosa pilaDaniell, con un voltaje de 1,1V, que se dio aconoceren1836,yquesupusounavancerespectoalosmodelosanteriores.Cuandosumergimosunaláminadezincenestadoelemental,esdecirZn,enunadisolucióndesulfatodecobre(II),esdecir,dondeelcobreestácomoCu+2,observamosquelacoloraciónazulpropiadelsulfatodecobre(II)sevadesvaneciendo,yquelaláminade zinc se va cubriendo por una fina capa roja denegrida. Lo que sucede es unareacciónredox:elZnlehatransferidoelectronesalCu+2.CadaiondeCu+2quesedepositasobrelaláminadeZnlohacetomandodoselectronesdeéste.Porotrolado,sielZncedeelectronesalCu+2, se transformaráenZn+2.Deestamaneraelcobrequeestabaformandopartedeladisolucióncomosulfatodecobre(II),dejadeformarpartedeellaysevaconvirtiendoencobremetálico,yporesolacoloraciónazuldeladisoluciónsevadesvaneciendo.Porotrolado,laláminadezincsevadeteriorando,porunaparteporeldepósitodecobremetálicoquehaysobreella,yporotraparte,porque sevadeshaciendoal ir pasandoZna ladisolucióncomoZn+2.El cobre sereducemientraselzincseoxida.Alexistiruna transferenciadeelectronesestamosanteunacorrienteeléctrica,perocomoestatransferenciadeelectronesdeunoaotrotranscurredeformadirecta,elflujodeelectronesnosepuedeaprovechar;perosiestatransferenciade electrones se establecede forma indirecta, a travésdeun cable, sípodemosobtenerunacorrienteeléctrica.ParaestoesnecesariosepararlosionesCu+2endisoluciónacuosadelaláminadezinc.

Paraelloseempleandosrecipientes:unoconlaláminadezinc,queactúacomoelectrodo,sumergidoenunadisolucióndeunasaldezinc,comoelclorurodezinc;yotro recipiente con una disolución de sulfato de cobre (II) donde se utilice como


electrodounaláminadecobremetálico.Estosdoselectrodosseconectanatravésdeun cable conductor por el que pueden viajar los electrones de un electrodo a otro.ComoenestecasoeselZnelque lecede loselectrones, loqueocurriráesque lalámina de Zn se irá deshaciendo a medida que cede los dos electrones al cableconductor y va pasando como Zn+2 a la disolución. Los electrones llegan al otrorecipienteatravésdelcableyluegodelelectrododecobre,yloquesucedeesquelosCu+2deladisolucióncircundantedesulfatodecobre(II)loscaptantransformándoseencobremetálicoquesevadepositandosobreelelectrodo,engrosándolocadavezmás.

En ese cable conductor que une ambos electrodos de los dos recipientes seproduce la corriente eléctrica aprovechable. Si en ese cable entrometemos unamperímetro, podremosmedir el voltaje, y si entrometemosunabombilla, tambiénveremoscómoseenciende.

DondeseproducelaoxidacióndelZnaZn+2lodenominamosánododelapilaopolo negativo, y donde se produce la reducción del Cu+2 a Cu lo denominamoscátododelapilaopolopositivo.

Enelpolonegativodelapilaseproducelaoxidación,yenelpolopositivo,lareducción.

Paraquelapilafuncionecorrectamente,loscompartimentosanódicoycatódicodeben permanecer eléctricamente neutros. Lo que ocurre es que cuando se formaZn+2,ladisolucióntendrámássustanciasconcargapositivaquenegativa,yestonoes estable, pues siempre tiene que haber tanta carga positiva como negativa: lascargastienenqueestarcompensadas.Lomismoocurreenelotrocompartimento,quesielZn+2sevaconsumiendo,endisoluciónhabrámássustanciasconcarganegativaquepositiva.Sinosemantienelaneutralidadeléctrica,lareacciónredoxesinviable.Para impedir que las disoluciones se carguen eléctricamente se utiliza un puentesalinoqueuneambosrecipientes.Estepuentesalinonoesmásqueuntuborellenodesalendisolución,formadaporcationesyaniones,queseiránincorporandoacadacompartimento a fin deneutralizar las cargas eléctricas: en el compartimento en elque elZn+2 va pasando a la disolución, se compensará con la entrada de aniones(ionesdecarganegativa)provenientesdelpuentesalino;yenelcompartimentoenelque se consumeelCu+2 se irá compensando con la entradade cationes (iones concargapositiva)provenientesdelpuentesalino.

Daniellpropusounmodelocompactodesupila,dondeuncompartimentoestabadentro del otro. Todas las pilas posteriores a ésta se fundamentan en los mismosprincipios: todas ellas funcionan a través de una reacción redox y mantienen laneutralidadeléctricagraciasaunasustanciaqueactúacomopuentesalino.

LapilaDaniell,asícomootrasmuchaspilasqueempleabandisoluciones,tienen


interésteóricoypermitenentendercómofuncionanlaspilasmásmodernas,peronosonprácticas,yaquelasdisolucionessederramanfácilmentealdesplazarlas.PoresemotivolaspilasqueutilizamosdeformahabitualenlaactualidadsonlaspilastipoLeclanchéopilassecassalinas.

Laspilasdeformacilíndricaofrecenunvoltajede1,5V,ylasplanas,formadasporlaasociacióndetrespilascilíndricas,ofrecenunvoltajede4,5V.Enestaspilaselánodo es de zinc, como en la pila Daniell, y constituye el armazón de la pila. Elcátodo,central,esunabarritadecarbón.Ladisoluciónnoestal,sinoquesetratadeuna pasta negruzca formada por cloruro de amonio, dióxido demanganeso y aguaseparadaendoscompartimentosporunahojadepapel.Porunlado,elzincseoxida,yporelotro,elmanganesosereduce.

En las pilas alcalinas o tipo Mallory, el ánodo es igualmente de zinc, peropulverizado y amalgamado (aleado conmercurio). El cátodo es un clavo de acerocolocadoenelcentro.Ladisoluciónnoestal,sinoquesetratadeunapastaformadapor hidróxido de potasio (una base, es decir una sustancia alcalina), dióxido demanganesoyagua.Tanto lapiladeLeclanchécomolaalcalinautilizanmanganesocomo sustancia que se reduce y zinc como sustancia que se oxida. Las primerasfuncionanenmedioácido,ylassegundas,enmediobásico.

Las pilas en miniatura o pilas de botón, usadas en relojes y calculadoras, sonsimilaresalasalcalinas,peroenlugardedióxidodemanganesoempleandióxidodemercuriouóxidodeplata.Laprincipalventajaesqueofrecenunvoltajede1,35Vmuy estable, sin fluctuaciones, y por eso también se utilizan en medicina(marcapasos)yenelectrónica.

LAELECTRICIDAD

Aunque pueda parecer que la historia del electrón es una historia al revés, queempiezaporelfinalporqueprimeroseutilizósucomportamientoparamuchascosas,entreellaslaspilas,yluegoseidentificócomomediadordetodasellas,enrealidadeslo más común en ciencia. Los descubrimientos surgen de la observación de losfenómenos naturales, después éstos se trasladan al estudio controlado de unlaboratorio, y posteriormente se extraen conclusiones, posibles teorías y leyes quedescribanesosfenómenos.Lahistoriadelelectróntambiéncomenzóasí,mediantelaobservacióndefenómenoseléctricos.

Desde la Antigüedad se sabe que cuando el ámbarmineral, que es una resinafosilizada, se frota con lana o piel, consigue atraer pequeños fragmentos de otrosmateriales.YaAristóteleshabíaescritosobrelahabilidaddelpeztorpedo,capazdeproducirdescargasquelograbanparalizarasuspresas;oelfuegodeSanTelmo,queesunadescargaeléctricaqueproduceunresplandorbrillanteazulado,queenalgunascircunstanciastieneaspectodefuegoyseobservaconfrecuenciaenlosmástilesde


losbarcosdurantelastormentaseléctricasenelmar.

DATOCURIOSO

Cuando Daniell diseñó su pila se basó en otros modelos anteriores quetambiénfuncionaban,peroningunodeellospodíadarunaexplicaciónlógicaaesehecho.Aunqueahorasabemosquelaexplicaciónsebasaenelintercambiode electrones,hayque tener en cuentaque cuandoDaniell diseñó supilanisiquieraseconocíalaexistenciadelelectrón.

ElmédicoinglésWilliamGilbertfueunodelosprimerosfilósofosnaturalesdelaera moderna en realizar incontables experimentos con la electrostática y elmagnetismo, que describía con todo lujo detalles en su obra. En 1600 definió eltérminodefuerzaeléctricacomounfenómenodeatracciónqueseproducíaalfrotarciertas sustancias, entre ellas el ámbar. A través de sus experiencias clasificó losmaterialesenconductoresyaislanteseideóelprimerelectroscopio.Gilbertacuñólapalabra electricidad, derivada de elektron, que significa «ámbar» en griego, ydemostróqueotrasmuchassustanciasmostrabanefectoseléctricosporfrotamiento.

Sinembargo,laverdaderanaturalezadelaelectricidadcomenzóadesarrollarseafinales del sigloXVIII con las experiencias de los físicos italianos Luigi Galvani yAlessandroVolta.

Galvaniseespecializóenelectrofisiologíaymostrabauninterésconstanteporlateoríadequeunfluidonerviosodenaturalezaeléctrica residíaen losanimales.Sinmás medios que un generador electrostático y una botella de Leyden (un tipo decondensadoreléctrico),comenzóenladécadade1780elestudiodelaestimulaciónmuscularmediante descargas eléctricas sobre ranas disecadas. En 1791 publicó unartículoconsusteoríassobrelaelectricidadanimal,basadasensusexperiencias:trasdisecaruna ranayhabercolocadoen lasproximidadesungeneradorelectrostático,uno de sus ayudantes tocó por azar el nervio crural de la rana con la punta de unbisturíysesorprendióalverquelasancassecontraíanbruscamente.Otroayudantequemanipulabaelgeneradorafirmóqueelespasmohabíacoincididoconelsaltodeunachispaenelaparato.Galvaniinterpretóelfenómenocomodebidoaunestímuloexternoprovocadoporlachispaqueatravésdelbisturíincidíaenelnerviodelaranaysedescargabasobreelmúsculo.Acontinuaciónquisocomprobarsilaelectricidadnatural, por ejemplo, un relámpago, producía el mismo fenómeno. Un día detormenta conectó los nervios de la rana disecada con el hilo conductor de unpararrayosyatóunalambrealaspatasdelaranayelotroextremolointrodujoenelaguadeunpozo.Cadavezqueunrayorasgabaelcielo,losmúsculosdelaranaseencogíanylasancasseretorcían.SegúnGalvani,elrelámpagosustituíaalachispadelgeneradoryatravésdelpararrayosatravesabaelcuerpodelarana,estimulandoel


fluido eléctrico intrínseco del animal y provocando el movimiento de susextremidades.

DATOCURIOSO

En 1747, el científico estadounidense Benjamin Franklin, que se dedicóprincipalmentealestudiodelosfenómenoseléctricos,enuncióelPrincipiodeconservacióndelaelectricidad.En1752llevóacaboenFiladelfiasufamosoexperimento con el que pretendía demostrar la naturaleza eléctrica de losrayos.Construyóunacometaconesqueletodemetalsujetaaunhilodeseda,encuyoextremoatóuna llave tambiénmetálica.Alhacerlavolarundíadetormenta,constatóquelallaveatraíaalosrayosysecargabadeelectricidad.De esta manera consiguió demostrar que las nubes están cargadas deelectricidadyquelosrayossondescargaseléctricas.Eléxitodelexperimentolepermitiódemostrarsuteoríaysentarlasbasesdesuinventomásfamoso:elpararrayos.

ExperimentodeGalvani

En otra ocasión, Galvani había sacrificado y disecado una docena de ranas.Atravesó lamédula espinal de cada una de ellas con un gancho de bronce y parasecarlas las colgó de una barandilla de hierro en el jardín de su casa. Un día sinnubes,Galvani observó que las ancas de aquellas ranas semovían con torsiones yespasmosunayotravezysaltabanchispas.Unligerovientoerasuficienteparaquelos ganchos tocasen la barra de hierro, en cuyo instante se producía el espasmo ysaltabaunachispa.Galvanicreyóqueporfinhabíaencontradolapruebadequelosnerviosylosmúsculosdelasranasconteníanunfluidosutilquerecordabaaldeunadescarga electrostática. Según él, este fluido tenía su origen en la electricidad


atmosféricaque se acumulaba lentamenteenel interiordel animaly sedescargabasúbitamentecomosisetrataradeunabotelladeLeydencuandoelganchodebroncey la barandilla de hierro cerraban el circuito a través de las ranas. Fue entoncescuando Galvani construyó con dos metales soldados unos arcos metálicos quesimplificabansusexperiencias.Losespasmosseverificabancadavezquelosnerviosylosmúsculosdelasancasseconectabanalosextremosdelarco,prescindiendo,portanto,delgeneradorelectrostático,delospararrayosydelasbarandillasdehierrouotrosartilugios.Lapropiaranasecomportabacomolacombinacióndeungeneradordeelectricidad(ounabotelladeLeyden)yunelectroscopiodealtasensibilidad.Ensupublicación,Galvaniinsistíaenqueelcerebroeraelórganomásimportanteparalasecrecióndelfluidoeléctrico;losnerviosconducíanlaelectricidadalosmúsculosyéstosseencogíanyprovocabanlosespasmoscuandoelcircuitosecerrabaconelarco bimetálico que actuaba simplemente como conductor del fluido al que élllamaba electricidad animal intrínseca o galvanismo. Sin embargo, la débilintensidad del galvanismo, comparada con las potentes descargas electrostáticas delosgeneradoresylasbotellasdeLeyden,provocaronentreloscientíficosunapérdidade interés por este fenómeno, que más tarde resurgiría con los comentarios ydescubrimientos deVolta.Galvani falleció en 1798, en el umbral de la revolucióneléctrica. No obstante, su nombre ha pasado a la posteridad a través de lanomenclatura eléctrica en conceptos como corriente galvánica, galvanómetro ogalvanizado.

Galvani creía haber descubierto la electricidad animal, pero Volta llegó a laconclusióndequeeltejidomuscularanimalnoeranecesarioparaproducircorrienteeléctrica. Este hallazgo suscitó una fuerte controversia entre los partidarios de laelectricidadanimalylosdefensoresdelaelectricidadmetálica.En1793,Voltahabíaconstruidounapilaenlaqueseproducíaloquehoyllamamoscorrienteeléctrica.Enuna carta enviada en 1800 a la Royal Society de Londres, Volta explica sudescubrimientoycuentaque laconstruccióndesuórganoeléctricoartificialestabaformadoporunapilamientodeungrannúmerodediscosdecobre,zincycartónopielpreviamenteempapadosenaguasaladaososa,dispuestossiguiendoeseorden.Voltacreyóhaberdescubiertounamáquinademovimientocontinuo,puessibienlaintensidaddecorrientedisminuíaconeltiempo,creyóqueeradebidoaquelascapasdecartónseibansecando.

La pila de Volta, o pila voltaica, suscitó un gran entusiasmo en el mundocientífico. Los profesores de la época mostraban a sus alumnos, sorprendidos ymaravillados,elfuncionamientodelapilavoltaica.Elsimplecontactodedosmetalesque según ellos no perdían ni ganaban nada, hacía salir de aquel mágico aparatoefluvios capaces de rivalizar por su luz con el brillo del sol, por el calor con loscombustiblesmáspotentesylasdescomposicionesquímicasqueprovocabanconlasenergías más poderosas, y capaces de hacer reaparecer por breves instantes elmecanismo de la vida en un cadáver. Y todo esto, pensaban, salía de la nada. El


hombresacabade lanada la luz,elcalor,elmagnetismo, lapotenciamecánica, lasfuerzasquímicas,ysinolavidamisma,almenosunaimagenbastantefieldelavidaque permitiese los sueñosmás audaces. La naturaleza química de la pila voltaica,conocidapocosañosmástarde,sibiencortólasalasdetantafantasía,sentólasbasescientíficas de su funcionamiento. A pesar de que Volta no conocía las reaccionesquímicas de transferencia de electrones que en realidad tenían lugar en su pila, niintentórealizarotrasreaccionesquímicasexternasaprovechandolacorrienteeléctricaqueenellasegeneraba,sudescubrimientofuemuytrascendenteeneldesarrollodelafísicaydelaquímica.

DATOCURIOSO

Faraday enunció las leyes que describen la base de la electroquímica—lasleyesdeFaraday—e introdujo los términoselectroquímicosqueseempleanhoyendía:eltérminoionderivadelgriegoysignifica«viajero»,«caminante»;ylosprefijosanaycatasignifican«haciaarriba»y«haciaabajo»;anióneselionquesemueveenelsentidocrecientedelgradientedepotencial,yánodo,eldelcorrespondienteelectrodo;ycatióneselionquesedesplazaenelsentidodegradientedepotencialdecreciente,ycátodo,elelectrodocorrespondiente.

En1836,Daniell buscóunamanera de eliminar unproblemaque surgía en laspilasvoltaicas,yeraqueseformabanburbujasdehidrógeno.Susoluciónfueutilizarotradisoluciónmásque consumiese esehidrógeno. Inventó loquehoy conocemoscomopilaDaniell,yqueporaquelentoncesconsistíaenunavasijadecobrellenadeunadisolucióndesulfatodecobre,en laquesesumergeunrecipientedebarrosinesmaltar lleno de ácido sulfúrico y un electrodo de zinc. La barrera de barro eraporosa,loquepermitíaalosionespasaratravésdeella,peroimpedíalamezcladelas dos disoluciones. Con el tiempo, la acumulación de cobre podría bloquear losporosdelabarreradebarroyacortarlavidadelabatería.Sinembargo,laceldadeDaniellproporcionabaunacorrienteeléctricamayorymásfiablequelapilavoltaica.Tambiéneramásseguraymenoscorrosivayteníaunatensióndefuncionamientodealrededorde1,1voltios.

Todavíanosesabíaquéeralaelectricidad,porquéseproducía,peronodejabandesurgirnuevosmodelosdepilasybateríasfundamentadasenlapropuestadeVoltaydeDaniell.En1844,WilliamRobertGroveinventólapilaGrove,unamodificacióndelapilaDaniellqueconsistíaenunánododezincsumergidoenácidosulfúricoyuncátododeplatinosumergidoenácidonítrico,separadosporbarroporoso.

DATOCURIOSO


LapiladeGroveproporcionabaunacorrienteelevadayunvoltaje casidosveces superior al de la pila Daniell, por lo que fue la favorita de las redestelegráficasdeAméricaduranteuntiempo.Sinembargo,desprendíavaporestóxicos de dióxido de nitrógeno (NO2). La tensión también se reducíaconsiderablemente cuando la carga disminuía, lo que llegó a ser unaresponsabilidadcuandolasredestelegráficassehicieronmáscomplejas.

Laceldadegravedadsustituyórápidamentea lapiladeGroveen lasredestelegráficasamericanasybritánicas,yseutilizóhastaladécadade1950.Enlaindustria del telégrafo, esta batería era montada a menudo in situ por lospropios trabajadores de telégrafos, y cuando ésta se agotaba, era renovadamediantelasustitucióndeloscomponentesconsumidos.

Enestapilaseibaformandounacapablanquecinadesulfatodezincmientrasse iba consumiendo el sulfato de cobre, que es de color azul, así que esecambiodecolorpermitíaaltécnicocomprobarladuracióndelapilaasimplevista.Porotraparte,estaconfiguraciónsignificabaque lapilasólosepodíautilizar en un sitio fijo, de lo contrario las disoluciones se mezclarían o sederramarían. Otro inconveniente era que una corriente tenía que estarcirculando, de modo continuo, para evitar que las dos disoluciones semezclaranpordifusión, por lo que esta celdano era adecuadaparaunusointermitente.

En1859,GastonPlantéinventólabateríadeplomo-ácido,elprimeracumulador,osea, laprimerabateríaquepuederecargarse (enrealidad, regenerar lassustanciasquímicasgastadas)haciendopasarunacorrienteensentidoinversoatravésdeella.

Durante la década de 1860, el francés Callaud inventó una variante de la pilaDaniellllamadaceldadegravedad.Estaversiónmássimpleprescindiódelabarreraporosa, lo que redujo la resistencia interna del sistema y, como consecuencia, labateríaprodujounacorrientemásintensa.

La celda de gravedad consistía de un frasco de vidrio, con un cátodo de cobreasentado en la parte inferior y un ánodo de zinc colgado por debajo del borde. Seesparcíancristalesdesulfatodecobre(II)juntoalcátodo,yelfrascosellenabaconaguadestilada.Cuandolacorrientecirculaba,seformabaunacapadedisolucióndesulfato de zinc en la parte superior junto al ánodo.Esta capa superior semanteníaseparada de la capa de sulfato de cobre del fondo por sumenor densidad y por lapolaridaddelapila.

Eldesarrollomásimportanteenelectroquímicasucedióen1866cuandoGeorgesLeclanché patentó una pila que empleaba carbón y eramenos voluminosa que suspredecesoras. Su invención se convirtió en el antecedente para el nacimiento de lapilamásusadaenlahistoria:lapiladezinc-carbonoopilasalina.


PilaLeclanché

ELDESCUBRIMIENTODELELECTRÓN

El físico irlandés George Johnstone Stoney sugirió que existía una única cantidaddefinidadeelectricidad, la cargadeun ionmonovalente,y fuecapazdeestimarelvalor de esta carga elementalmediante las leyes de Faraday de la electrólisis. Sinembargo,Stoneycreíaqueestascargasestabanligadaspermanentementeaátomosyque no podían ser aisladas. En 1881, el físico alemán Hermann von Helmholtzargumentó que tanto las cargas positivas como las negativas estaban divididas enpartes elementales, cada una de las cuales se comportaba como átomos deelectricidad, es decir, partículas indivisibles de electricidad. En 1894, Stoneyestableció el término inglés electron para describir esa unidad de electricidadfundamental.

El físico alemán Johann Wilhelm Hittorf emprendió el estudio de laconductividadeléctricadegasesenrarecidos.Paraelloempleóuntubodevidrioencuyo interior se alojaba gas a baja presión. Si se introducen en ese tubo doselectrodos (varillas metálicas) y entre ellos se aplica una diferencia de potencialelevada,apareceunflujodecorriente.En1869,descubrióunbrilloemitidodesdeelelectrodonegativo o cátodoque aumentaba de tamaño cuando el gas disminuía depresión.Durante ladécadade1870,elquímicoyfísico ingléssirWilliamCrookesdesarrollóelprimertuboderayoscatódicosconunvacíoelevado,quemostróquelosrayosluminiscentesqueaparecíandentrodeltubollevabanenergíayqueviajabandelcátodo al ánodo. Los tubos de rayos de Crookes son como los tubos de rayos


catódicosdelosantiguostelevisores.En1876,eltambiénfísicoalemánEugenGoldsteinmostróquelosrayosdeese

brilloproyectabanunasombra,demodoqueviajabandelelectrodonegativoocátodoal electrodo positivo o ánodo, y por ello los denominó rayos catódicos. Además,aplicandouncampomagnético,Crookesfuecapazdedesviarlosrayos,conlocualdemostró que el haz se comportaba como si estuviera cargado negativamente. En1879 propuso que estas propiedades se podían explicar con lo que él denominómateria radiante y sugirió que se trataba de un cuarto estado de la materia queconsistíaenmoléculascargadasnegativamentequeeranproyectadasaaltavelocidaddesdeelcátodo.

Tuboderayoscatódicos

En1896,elfísicobritánicoJosephJohnThomsonllevóacaboexperimentosqueindicaron que los rayos catódicos eran realmente partículas únicas, ni ondas, niátomos ni moléculas, tal como se creía anteriormente. Thomson hizo buenasestimacionestantodelacargacomodelamasa,yencontróquelaspartículasdelosrayoscatódicosqueélllamabacorpúsculostenían,quizás,unamilésimapartedelamasadel ionmenosmasivo conocido: el ionhidrógeno.Además, demostróque suproporción carga/masa era independiente del material del cátodo, y más tarde seprobó que las partículas cargadas negativamente producidas por materialesradiactivos,pormaterialescalentadosypormateriales iluminadoseranuniversales.Thomsonhabíadeterminadolaexistenciadeunapartículafundamental:elelectrón.

DATOCURIOSO

El término electrón lohabíapropuestoStoneydos años antesqueThomsonparadescribirlaunidaddeelectricidadfundamental.

Electrón es una combinación de la palabra electricidad y del sufijo griegopatrón.


Lainvestigacióndelosrayoscatódicostuvomuchasconsecuenciasimportantes.Enparticularsedescubrierondosfenómenosnaturalesdeenormeimportanciateóricaypráctica:losrayosXylaradiactividad.

En 1895,WilhelmRoentgen observó que cuando los tubos de rayos catódicosestaban funcionando, algunos materiales fuera de los tubos emitían luz ofluorescencia.Demostróqueesafluorescenciaeraproducidapor los tubosderayoscatódicos.Debidoa lanaturalezadesconocidadeestaradiación,RoentgenacuñóeltérminorayosX.AhoraidentificamoslosrayosXconunaradiaciónelectromagnéticadealtaenergíaconlaque,porejemplo,sehacenlasradiografías.

La carga del electrón fue medida con más precisión por los físicosestadounidensesRobertMillikan yHarveyFletchermediante su experimento de lagotadeaceiteen1909.Endichoexperimentoutilizaronunaparatoquesebasabaendos láminas conductoras ubicadas de forma paralela. Una de las placas estabaperforadaporunpequeñoorificioatravésdelcualpenetrabanunasdiminutasgotasdeaceite.Cuandoestasgotasadquiríanunavelocidadconstantedecaídaporaccióndelagravedad,seaplicabaelcampoeléctricoquefuesenecesarioparadeteneralagotita en su caída.Dado que la densidad del aceite era conocida, lasmasas de lasgotasypor lo tanto sus fuerzasgravitatorias yde flotaciónpodríandeterminarse apartir del tamaño de la gota observado. Relacionando lamasa de las gotas con lacargaqueadquiríanalaplicarleselcampoeléctrico,yrepitiendoelexperimentoparamuchas gotas, confirmaron que las cargas eran todas múltiplos de un valorfundamental.Propusieronqueéstaeralacargadeunúnicoelectrón.

DATOCURIOSO

En 1895, el físico francés Henri Becquerel, asoció los rayos X con lafluorescencia. Para comprobar si los materiales con fluorescencia naturalproducíanrayosX,envolvióunaplacafotográficaconpapelnegro,colocóunamoneda sobre el papel, cubrió lamoneda con unmaterial fluorescente queconteníauranioyexpusotodoelconjuntoalaluzsolar.Alrevelarlapelículadescubrió que podía verse una imagen nítida de la moneda. El materialfluorescente había emitido una radiación, presumiblemente rayos X, quehabíaatravesadoelpapeleimpresionadolapelícula.Enunaocasiónenqueelcieloestabacubierto,Becquerelcolocóelconjuntodelexperimentodentrodeun cajón durante unos días, a la espera de que el tiempo mejorase. Alreanudar el experimento, Becquerel decidió sustituir la película fotográficaoriginal, suponiendo que podía haber sido ligeramente impresionada. Sinembargo,reveló lapelículaoriginaly,en lugarde la imagendébilesperada,apareció una imagen muy nítida. La película había sido fuertementeimpresionada.Elmaterialconcontenidodeuraniohabíaemitidoradiaciónde


forma continua, incluso cuando no era fluorescente. Becquerel habíadescubiertolaradiactividad.

ExperimentoMillikan

BATERÍAS

Los acumuladores son pilas reversibles, es decir, que al hacer pasar por ellas unacorrienteeléctricasepuedeninvertirlasreacciones,conlocuallapilavuelveaestarcargada.Unejemplocomúnloencontramosenlosacumuladoresdelosautomóvilesoacumuladoresdeplomo.Están formadosporunaseriede láminasdeplomo,queactúancomopolonegativo,alternadasconotrasdedióxidodeplomoqueseríanelpolopositivo.Ambasestánsumergidasenunadisoluciónacuosadeácidosulfúrico.Lasreaccionesquetienenlugarsonlasdeoxidaciónyreduccióndelplomo,quesonreacciones reversibles, es decir, que se dan en ambas direcciones, y por eso sonrecargables, porque se pueden regenerar los reactivos. Como cada uno de estosacumuladoresofrece2V,suelenconectarsevariosenserie,yformanasíunabatería.

Éstaeslaprincipaldiferenciaentreunapilayunabatería.Enlaspilaselprocesoes irreversible:unavezqueseconsuman los reactivos lapila sehabráagotado.Encambio,enunabateríaelprocesoesreversible,sepuedenrecuperarlosreactivos,conloquesuvidaútiltienevariosciclosdecargaydescarga.Laotradiferenciaesquelasbateríasvanperdiendosucargaeléctricaalolargodeltiempo,seutilicenono,ylaspilas,encambio,nopierdenlacargaeléctricasinoseutilizan,sinoquedebidoal


desgastedesuscomponentespierdensucapacidadparaproducirelectricidad.Las pilas se llaman generadores primarios porque sus componentes tienen la

capacidaddeproducircorrienteeléctrica.Paraqueestotengalugarlapilatienequeutilizarse,yaqueeldispositivoenelqueseinserteharádecircuitoquepermitaquelareaccióndeoxidación-reduccióntengalugargraciasalmovimientodeloselectronesa través de él. Si la pila no se usa, esta reacción no tendrá lugar. Las baterías, encambio,songeneradoressecundarios,porquelacargaeléctricaqueacumulansehaproducidopreviamenteenungeneradorprimario.

PILASDECOMBUSTIBLE

Laspilasdecombustiblebasansufuncionamientoenprocesoselectroquímicosenlosquelaenergíadeunareacciónquímicaseconviertedirectamenteenelectricidad,conladiferenciadequenoseacabaninecesitarecargarse.Estándiseñadasparaqueelcombustible(sustanciaqueseoxida)yelcomburente(sustanciaquesereduce)seansuministradosdesdefueradelapila.Enelánododelapilaseinyectaelcombustible,que suele ser hidrógeno o amoníaco, y en el cátodo se administra el comburente,generalmenteoxígenooaire.Loselectrodos,deníquelocarbón,estánrecubiertosdeun catalizador de platino o paladio separados por una membrana conductora queactúa como puente salino. El hidrógeno llega al ánodo, donde se oxida, pierde suelectrónyatraviesalamembranacomoH+hastallegaralcátodo,dondeparticipaenlareaccióndereduccióndeloxígenoparaformaragua.Loselectronesnecesariosenestareacciónsemuevenporuncircuitoexterior.

La cantidad de voltaje que ofrecen estas pilas depende de la cantidad dehidrógeno que se inyecte, aunque suele ser de 1,2V. Para aumentar el voltaje secombinanmásde15pilasenserie.

Estas pilas tienen varias ventajas con respecto a las formas clásicas de obtenerenergía, como, por ejemplo, que el producto de la reacción en principio no escontaminante, ya que se trata de agua, son energéticamente más eficientes, y elcombustible es hidrógeno, que se puede obtener de diversas materias y no escorrosivo. Sin embargo, también presentan inconvenientes, como la necesidad degrandes volúmenes de hidrógeno que hay que almacenar en grandes y pesadostanques;queelvapordeaguaesungasresponsabledelefectoinvernadero;queparaobtenerhidrógenoesnecesarioutilizarmateriasprimascomoelagua, labiomasaolos combustibles fósiles, para lo cual es necesario consumir energía que puede sercontaminante;yqueeltransporteyelalmacenamientosoncarosycomplicados.

CORROSIÓNDEMETALESYMATERIALESINOXIDABLES


Las reaccionesde transferenciadeelectrones son, asimismo, las responsablesde lacorrosióndelosmetales,perosuestudiotambiénnoshapermitidodiseñarmétodosparaprevenirlacorrosiónoutilizarlaanuestroantojo.

La corrosión metálica es la conversión, no deseada, de los metales y lasaleacionesencompuestosmetálicos, esdecir, enmetalesunidosaotroselementos.Tiene gran trascendencia económica, ya que puede llegar a inutilizar piezas yestructuras,conelevidentepeligroyperjuicioqueelloconlleva.

Podemos distinguir la corrosión seca de la húmeda. La primera consiste en elataquedelmetalporlosgases,enausenciadehumedad.Estehechoocurresobretodoenlasinstalacionesindustriales.Lacorrosiónhúmedaeslamásimportanteyconsisteen el ataque de losmetales contenidos en el agua, el suelo o el aire húmedo, y laobservamossobretodoenlosmetalesutilizadosenbarcosyartilugiosdepescaoenbarandillasdepaseosmarítimosyfluviales.

El ejemplomás conocido de corrosión es el de la transformación de hierro enherrumbre.Laherrumbreesquímicamenteóxidodehierro(III)hidratado.Comoestacapa de óxido superficial formada inicialmente es porosa, la oxidación continúa ypuedeocasionarladestruccióndetodoelmetal.Unamaneradeprevenirlacorrosióndelhierroconsisteenrecubrirelmetalconunacapaprotectoradepintura,aceiteoplástico que lo aísle del exterior. El recubrimiento debe ser resistente y totalmenteimpermeable.

El hierro también se protegemediante un recubrimiento de zinc, cobre, níquel,cromo,estaño,plata,etc.realizadoelectrolíticamenteobienporinmersióndelobjetoenunbañoquecontieneelmetalprotectorfundido.

El recubrimiento electrolítico, electrodeposición o galvanoplastia, consiste ensumergir la pieza metálica que se quiere proteger en una disolución donde seencuentraelmetaloxidadodisueltoquesequiereutilizarcomoprotector.Loquesehace es suministrar la cantidad de voltaje necesaria para que el metal oxidado sereduzcaencontactoconelmetalquesequiereproteger,queactuarácomocátodo.Deesta manera se irá formando una capa protectora metálica sobre la superficie quequeremosmantenerprotegida.

Elhierrorecubiertodeunacapadezincsedenominahierrogalvanizado.Elzinctambién se oxida, pero la fina capa de óxido de zinc que forma es impermeable yadherente,eimpidequelaoxidaciónprogrese.Silacapadezincseperforayladehierroentraencontactoconunambientehúmedo,seproducelamismareacciónquetendríalugarenunapila.Comoelzincseoxidamásfácilmentequeelhierro,elzincactúacomoánodoyelhierrocomocátodo,dondesólotendríalugarlareduccióndelhierrooxidadoahierrometálico.Deestemodoquedainhibidalacorrosióndelhierrograciasalaoxidacióndelzinc.Esdecir,quelaproteccióndurarámientrashayazinc.

El mismo razonamiento es válido para todos los metales protectores que seoxiden con más facilidad que el metal que se quiera proteger. Si el hierro serecubriese con estaño (hojalata), que se oxida menos que el hierro, al perforarse


tendríalugarunareaccióndetransferenciadeelectronescomoladeunapila,peroenestecasoelhierroseríaelánodoyelestañoelcátodo,asíquelaoxidacióndelhierroseaceleraríaporlareduccióndelestaño.Asípues,elestañosóloprotegeráalhierrosiempre que la capa protectora sea perfectamente continua. Por este motivo elrecubrimientoconestosmetalessueleserdecorativo,oenelcasodelestaño,sueleusarseenlatasdeconservaporserunmetalinocuo.

El aluminio también es unmetal que se oxida con facilidad, pero igual que elzinc,lacapadeóxidodealuminioquesevaformandorecubrelasuperficiedelmetalformando una película fina y resistente que se adhiere al metal e impide que laoxidaciónprogrese.Aestefenómenoselellamapasivado.Elaluminioanodizadoesaluminiooxidadoartificialmenteyque,además,sepuedecolorear,conloqueesmuyutilizadoenfachadasyenconstrucción.

Elaceroinoxidableesunaaleación,esdecir,esunamezclademetales.Elaceroesunamezcladehierroyunpequeñoporcentajedecarbono.Parahacerloinoxidablesesuelemezclarconcromo.Elcromoseoxidamásfácilmentequeelaceroyformauna capadepasivado superficial cuyamisión es proteger el interior de la piezadeacero,previniendoquesecorroa.

PÁTINAS

Esteprocesodeoxidacióncontroladaysuperficialtambiénesunatécnicaartística.Aestos procesos se les llamapatinados, y la pátina será la sustancia que se formeyrecubralasuperficiedelcobreysusaleaciones,bronceylatón.

Las impurezas del aire, la tierra y el mar causan corrosión, pero este tipo depátinas,por logeneral, sonsólosuperficialesyprotegenelbroncecontraella.Unabuenapátinanodebeserretiradademonedas,esculturasosuperficiesengeneral,yaquesisequita,lasuperficiebrillantereciénexpuestaseoxidaráotravez,causandolapérdidademetal.

Algunosóxidosdecobre sonelóxidocuproso (cuprita),quees elque tiendeaformarseprimeroytienegeneralmentecoloresrojizos.Ésteseconvierterápidamenteenóxido cúprico (tenorita), que esmarrónoscuroonegro.Prácticamente todas lasmonedas antiguas de bronce tienen sobre la superficiemetálica almenos una finacapadeóxidodecobremarrón.Elsulfatodecobre(antlerita)olossulfurosdecobre(novelitaycalcocita)danuncolorverdeoazulverdoso.

Elcarbonatodecobre,quelamayoríadelasveceshacepátinaverde(malaquita)yocasionalmenteazul(azuritaycalconatronita),esunareacciónadicionaldelóxidodecobre,nodelcobre,pues sólo se formará sobre losóxidosdecobremarronesorojos.Comoelóxidodecobreesmásestablequeelcarbonatodecobre,avecessepuede quitar sólo el verde dejando la pátina original de color rojo o marrón. Elcarbonato e hidróxido de cobre (II) recibe el nombre popular de cardenillo y es


tóxico.Las pátinas artificiales se aplican al cobre o al bronce utilizando agentes

oxidantescomopermanganatopotásico,dicromatopotásico,ácidosulfúricodiluido,etc.que reaccionancon lasuperficiepara formarunacapadelgadadecorrosióndecolortalycomoseformaríannaturalmente.Lapátinapuedesertransparenteuopacay aveces se aplica en ciertonúmerode capasparaproducir efectosmuyvariados.Tradicionalmente lasesculturasdebroncesehanpatinadohasta lograr losdistintostonosdemarronesyverdescomoimitacióndeloscoloresqueformanaturalmenteelbronceexpuestoalaintemperieparacrearelaspectodepasodeltiempo.

Los cambios que suceden en la naturaleza son cambios químicos, y podemosentenderlos con mayor o menor profundidad. Podemos utilizar un proceso quesabemosqueocurreennuestrobeneficio,inclusoantesdehaberlocomprendido.Perouna vez que entendemos cómo suceden estos cambios se produce el verdaderoavance. La comprensión que a día de hoy tenemos sobre las reacciones detransferencia de electrones nos permite crear nuevas formas de generar energíaeléctrica,más optimizadas ymás respetuosas con elmedio ambiente.Nos permiteentenderyprevenirprocesosdecorrosión,einclusomanejarestosprocesosanuestroantojoenaplicacionesindustrialesoartísticas.


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QUÍMICA,COLORYARTE

Larazónporlaquevemosunobjetodeundeterminadocoloresporquecuandolaluzblanca,compuestapor lamezclade todos loscolores, impactacontradichoobjeto,éstesepuedequedarconunapartedeesaluz,contodalaluzoconnadadeella,ynosotrosobservamos la luzquereflejaelobjeto, laquenohayaabsorbido.Esa luzreflejadaeslaquellegaanuestrosojos.

Todoesteprocesoquevadesdeque la luz incideenunadeterminada sustanciahasta que nuestros ojos capturan el color y envían la señal al cerebro e incluso laevolucióndelartepictóricopuedeexplicarsepormediodelaquímica.

QUÉESLALUZ

Para entender qué es la luz, a lo largo de la historia se han hecho múltiplesexperimentosquellevaronaconjeturasdiferentes,aunqueestashipótesisnadatienenque ver con cómo entendemos la luz hoy en día. Desde Huygens, que en 1678propusoquelaluzeranondaslongitudinalessimilaresalasdelsonido,hastaNewton,queen1671llevóacaboelfamosoexperimentodedispersarlaluzblancaempleandounprisma.

Newtonobservóquecuandounestrechohazdeluzsolarincidesobreunprismadevidriotriangularconunángulo,unapartesereflejayotrapasaatravésdelvidrio,mostrando diferentes bandas de colores. A estas bandas de colores las llamamosespectrovisible,yaqueeslafraccióndelaluzquepodemosobservarcomocolor.

LahipótesisdeNewtoneraquelaluztieneunanaturalezacorpuscular,esdecir,quelaluzestáformadaporpartículasdediferentescoloresquesepropaganenlínearectaen todas lasdireccionesy,alchocarconnuestrosojos,producen la sensaciónluminosa.Yqueladiferenciaenloscoloreseradebidaaladiferenciadevelocidadesde cada una de ellas, demodo que, en unmedio transparente, la luz roja eramásvelozquelaluzvioleta.Elresultadoesquelaluzrojaserefractabamenosquelaluzvioleta cuando ambas luces pasaban a través del prisma, creando el espectro decolores.


Prismayluzdifractadaenlos7coloresdelarcoíris

DATOCURIOSO

Newtondividióelespectroensietecolores:rojo,anaranjado,amarillo,verde,azul, añil y violeta. Imaginó que eran siete colores por una creenciaprocedentedelossofistasdelaantiguaGrecia,queafirmabanquehabíaunaconexión entre los colores, las notas musicales, los días de la semana y losobjetosconocidosdelsistemasolar.

En 1864, el físico y matemático británico James Clerk Maxwell estableció laTeoríaelectromagnéticadelaluz,adelantándosealacomprobaciónexperimentaldela existencia de ondas electromagnéticas efectuada en 1887 por el físico alemánHeinrichRudolfHertz.Maxwellpropusoquelaluznoesunaondamecánicacomoelsonido,sinounaformadeondaelectromagnéticadealtafrecuencia,esdecir,quelasondas luminosas consisten en la propagación, sin necesidad de ningún soportematerial,deuncampoeléctricoydeuncampomagnéticoperpendicularentresíyaladireccióndepropagación.Estateoríaseconsiderólateoríadefinitivaacercadelanaturalezadelaluz.

En1887,Hertz descubrió elefecto fotoeléctrico, que consiste en la emisión deelectrones tras incidir luz de una determinada frecuencia sobre una superficiemetálica. Este efecto no podía ser explicado mediante la Teoría ondulatoria deMaxwell.ApartirdelahipótesiscuánticadelfísicoalemánMaxKarlErnestLudwigPlanck,elfísicoalemánAlbertEinsteinpropusoen1905quelaluzestáformadaporunhazdepequeñoscorpúsculosocuantosdeenergíatambiénllamados fotones.Esdecir, que en los fotones está concentrada la energía de la onda en lugar de estardistribuidademodocontinuoportodaella.Laenergíadecadaunodelosfotonesesproporcionalalafrecuenciadelaluz.


¿LALUZESUNAONDAOUNAPARTÍCULA?

A día de hoy aceptamos que la luz tiene una doble naturaleza: corpuscular yondulatoria. La luz se propaga mediante ondas electromagnéticas y presentafenómenos típicamente ondulatorios, pero cuando interactúa con la materia, enciertosfenómenosdeintercambiodeenergía,manifiestauncaráctercorpuscular.Sinembargo, la luz no manifiesta simultáneamente las dos características: en unfenómeno concreto se comportará como una onda o como una partícula. Tambiénaceptamosqueenelvacíolaluzviajasiemprealamismavelocidad.

También se acepta y pudo comprobarse que esta doble naturaleza de la luz esaplicablealcomportamientodeciertaspartículascomoloselectrones.Estanaturalezadualdelamateria,ensemejanzaconladelaluz,fuepropuestaen1924porelfísicofrancésLuis deBroglie y constituye uno de los fundamentos básicos de la cienciamoderna.

Laluztieneunadoblenaturaleza:sepuedecomportarcomounaondaocomounapartícula.

QUÉESELESPECTROELECTROMAGNÉTICO

Siordenamostodaslasondaselectromagnéticasqueconocemossegúnsufrecuenciaolongituddeonda(ambasmagnitudessoninversamenteproporcionales)obtenemosuna secuencia que denominamos espectro electromagnético. Dentro de estasecuencia, cada grupo de ondas puede ser caracterizado por un intervalo delongitudesdeondao frecuencias,yaque seproducendediferentemaneray tienenaplicacionesprácticasespecíficas.

La parte del espectro electromagnético que consideramos visible, es decir, queinterpretamos como color, es únicamente la zona comprendida entre 380nm y750nm,conalguna levevariacióndeunapersonaaotra.Launidadqueseempleaparamedirlalongituddeondaeselnanómetro(nm)queserefierealalongitudentreposicionesequivalentesdelaondaysecorrespondeconlamilmillonésimapartedelmetro.


Espectroelectromagnético

La franja visible del espectro electromagnético también la podemos agrupar enlosdiferentescolores,cadaunoconsusmaticesenfuncióndelalongituddeonda.

violeta 380-450nm

azul 450-495nm

verde 495-570nm

amarillo 570-590nm

anaranjado 590-620nm

rojo 620-750nm

Amayor longituddeonda,menor energíade la radiación.Energéticamentepordebajo de la radiación visible tenemos radiación invisible como los infrarrojos, lasmicroondasolasondasderadio.Porencimaencontramosotraradiacióninvisible:elultravioleta,losrayosXolosrayosgamma.

CÓMOPUEDENVERLALUZNUESTROSOJOS

Cuandolaluzllegaanuestrosojos,éstaentraatravésdelapupila,ygraciasaunassustanciasquímicassensiblesalaluzllamadasopsinas,somossensiblesalbrilloyalosdiferentescolores.

En el fondo del globo ocular, la coroides está recubierta por un tapizado decélulas nerviosas, sensibles a la luz, que forman la retina, destinada a recoger laimagen. Las prolongaciones de algunas de estas células se unen y dan origen alnervioóptico,queestablecelaconexiónentrelaretinayelcerebro.


En la retinahaycélulasde formacilíndrica,bastones, yotrasde formacónica,conos.Losbastonessoncélulasfotorreceptorasdelaretinaresponsablesdelavisiónen condiciones de baja luminosidad. Presentan una elevada sensibilidad a la luz,aunquesesaturanencondicionesdemuchaluzynodetectanloscolores.Contienenrodopsina,queesunaproteínaquepresentaunamayorsensibilidadalaslongitudesdeondacercanasa500nm,esdecir,alaluzverde-azulada.

Losconostambiénsoncélulasfotorreceptorasdelaretinaysonlosresponsablesde la detección de colores, es decir, de la visión cromática. Existen tres tiposdiferentesdeconos,ycadaunodeellosessensibledeformaselectivaalaluzdeunalongituddeondadeterminada,verde,rojayazul.Estasensibilidadespecíficasedebealapresenciadeopsinas.Lasopsinassonsustanciasquecambiandeformacuandosientenlaradiaciónalaquesonsensibles.Estecambioeselqueesregistradoporelnervio óptico y es traducido por nuestro cerebro como color. Gracias a estassustanciasquímicamentesensiblesalaluzpodemosverloscolores.

En los conos tenemos tres tipos de opsinas: la eritropsina, la cloropsina y lacianopsina.Laeritropsinatienemayorsensibilidadparalaslongitudesdeondalargadealrededorde560nm (luz roja) y está presente en los conos tipoL (longitud deondaLarga);lacloropsinaposeemayorsensibilidadpara longitudesdeondamediadeunos530nm(luzverde)ysehallaenlosconostipoM(longituddeondaMedia),ylacianopsinapresentaunamayorsensibilidadparalaslongitudesdeondapequeñadeunos430nm(luzazul)yseencuentraenlosconostipoS(longituddeondacorta,shorteninglés).

Elojo

Prácticamente sólo las retinas de las personas y los primates poseen células deformacónica(conos),responsablesdelavisiónencolores;elrestodelosmamíferosúnicamente tienen células de forma cilíndrica (bastones), por lo que sólo ven enblancoynegro.

Cuandoelsistemadeconosybastonesdeunapersonanoeselcorrectosepuedenproducirunaseriedeirregularidadesenlaapreciacióndelcolor,aligualquecuando


las partes del cerebro encargadas de procesar estos datos están dañadas.Ésta es laexplicación de fenómenos como el daltonismo. Una persona daltónica carece dealgúntipodeopsina,conloquepercibeelcolordeunaformadiferente,yconfundeunoscoloresconotros,dependiendodelaopsinaquelefalte.

COLORESPRIMARIOS:SÍNTESISADITIVA

Loscoloresrojo,verdeyazulsonloscoloresprimarios;todoslosdemáscoloresseformanporlacombinacióndeestostres.Sitenemostresfuentesdeluz,deloscoloresrojo, verde y azul, y las superponemos, observaremos luz blanca (la formada portodosloscolores).Sisuperponemosluzrojayluzverde,observaremosluzamarilla;ysisuperponemosverdeyazul,observaremosluzcian.Aestemétododeobtencióndecoloresseleconocecomosíntesisaditivadecolor,yfueinterpretadacomotalporMaxwell.

Síntesissustractivaysíntesisaditiva

DATOCURIOSO

Porsíntesisaditivaseformanloscoloresenlaspantallasdelostelevisoresencolor y en losmonitoresde los ordenadores clásicos, en cuyaspantallashaydepositadospuntos,opíxeles,deunassustanciasluminiscentesquebrillancondeterminadaintensidadcadavezqueincidesobreellosunhazdeelectrones.Los píxeles están en grupos de tres, cada uno de los cuales es de un colorprimario de la luz, pero lo suficientemente juntos para que, según sea laintensidad relativade cadauno, sus emisiones sean sintetizadas en la retinacomounúnicocolor.Porestarazónlaspantallasencolorquesebasanenlacombinación de los tres colores primarios se conocen como modelo RGB,cuyassiglassecorrespondenconRed(rojo),Green(verde)yBlue(azul).


Sisometemosunapantalladeteléfonomóvilalmicroscopiooaunalentedeaumentopodremosobservarestacombinacióndecoloresprimarios.

COLORESPRIMARIOS:SÍNTESISSUSTRACTIVA

Cuandoempleamospigmentos,elmétododesíntesisdecoloresdiferenteyserigeporlasíntesissustractivadelcolor.Siobservamosunobjetodecolorrojo,esporqueeste objeto absorbe toda la radiación (todos los colores que forman la luz blanca)exceptuandoel rojo,quees elúnicoque refleja.Siobservamosunobjetodecoloramarillo,ésteabsorberá todos loscoloresexceptuandoelamarillo.Ysimezclamosun pigmento rojo con uno amarillo lo veremos naranja porque en esa mezcla seabsorbentodosloscoloresexceptoelrojoyelamarillo,loquecombinadodacomoresultadoelcolornaranja.

DATOCURIOSO

En1810,JohannWolfgangvonGoethepublicósuTeoríadeloscoloresenlaqueporprimeravezaparecendefinidoscomocoloresprimariosenpinturaelrojo,elazulyelamarillo.AestemodeloseleconocecomoRYBporlassiglaseninglésdeestostrescolores.Estemodelosequedóobsoletoenpocotiempo,ya que la mezcla de estos tres colores, junto con los no-colores (blanco ynegro),nopodíagenerartodosloscoloresposibles,ynitansiquierasepodíaestablecer una mezcla de composición homogénea para crear los coloresintermedios,yaquesegenerabanmaticesgrisáceosqueapagabanelcolor.

Apesardequehoyendíaexistaunmodelomuchomáseficaz,estemodelosesigue enseñando en escuelas de arte.Una de las razones es que lasmezclasconseguidasconestemodelogeneranunapaletadecolorque,segúnalgunosartistas, es más respetuosa con los colores más abundantes que nosencontramos en la naturaleza. La limitación es que es imposible generarciertostonosrosadosoturquesasapartirdeella.

Enlaactualidadelmodelodecolorsustractivo(eldepigmentos)aceptadoeselCMY,yaquepormediodeloscoloresprimarioscian(Cyan),magenta(Magenta)yamarillo (Yellow) sí se pueden generar todos los colores posibles. Los pigmentosutilizados en pintura suelen ser el azul de ftalocianina como cian, el magenta dequinacridona como magenta y amarillo arilida o bien sulfuro de cadmio comoamarillo.Apartirde lamezclaadecuadadeestos trespigmentosesposibleobtener


cualquier color del espectro. Como trabajar exclusivamente con tres pigmentosresulta limitado y laborioso, los artistas cuentan con una amplísima gama depigmentos que les permite ganar enmatices y en potencia de color, y los puedenmanejarendiferentesmediosdispersantesysobrediferentessoportes, loqueafectatambiénalresultadofinal.

DATOCURIOSO

Lasimpresorasencolorllevancartuchosdetintacian,magentayamarillo,ycon ellos son capaces de reproducir todo el espectro de color. En CMY,magentamásamarilloproducenrojo,magentamáscianproducenazul,cianmás amarillo generan verde y la combinación de cian, magenta y amarilloforman negro. El negro generado por la mezcla de colores primariossustractivosno es tanprofundo como el colornegropuro (unoque absorbetodo el espectrovisible).Espor estoquealCMYoriginal sehaañadidouncanalclave(key),quenormalmenteeselcanalnegro(black),paraformarelespacio CMYK o CMYB. Actualmente las impresoras de cuatro coloresutilizanuncartuchonegro,ademásdeloscoloresprimariosdeesteespacio,locualgeneraunmejorcontraste.

Sinembargo,elcolorqueunapersonaveenunapantalladeordenadordifieredelmismocolorobtenidoatravésdeunaimpresora.Estoesdebidoaquelosmodelos RGB y CMY son distintos. El color en RGB está hecho por lareflexión o emisión de luz,mientras que el CMY,mediante la absorción deésta.

CAUSASQUÍMICASDELCOLOR

El color es la luz que reflejan las cosas, el destello de belleza que embadurna larealidad, que la engalana volviéndola tan heterogénea como amable.El color es larevelación del alma de los átomos, es su vorágine interna, su baile de partículasmínimasbajoeléxtasisdelosfocos.

Paraverelcolordelascosastienequehaberluz.Sinluz,laspartículasdanzantesdelosátomosdeambulanenlanegrura.

ElquímicoestadounidenseKurtNassauescribióen1980quelascausasdelcolorsonmuydiversas,perotodasellastienenelmismoorigen:laexistenciadeelectronesen lamateria, con susvariadas respuestas a lasdiferentes longitudesdeondade laluz,esloquehacequeelmundoseamulticolor.Sehandeterminadocatorcecausasdel color, pero todas ellas tienen algo en común: la interacción de la luz con los


electrones,demodoqueelcoloresunadelasmanifestacionesvisiblesdealgunosdelosefectosmássutilesquedeterminanlaestructuraatómicadelamateria.Sabemosqueenlosátomoscadaelectrónocupaunorbitaldeterminado,yqueestosorbitales,asuvez,seorganizanennivelesenergéticos.Ladistribucióndeestoselectronesesloquedenominamosconfiguraciónelectrónica y, como sabemos, podemos conocerlaanalizandolaposicióndecadaelementoquímicoenlatablaperiódica.

Elcolorseproduceporlainteraccióndelaluzconloselectronesdelosátomos.

Paraqueunelectrónvaríesuposicióndeunnivelinternoaotromásexterno,másenergético,seránecesarioqueésteabsorbaunacantidaddeenergíasuficiente.Si latransiciónelectrónicapuededarsedentrodeunmismoniveldeenergíaporelhechodehabersubnivelesconvacantes,síesposiblequelacantidaddeenergíanecesariaparaprovocaresatransicióncaigadentrodelaregiónvisible.Porestemotivo,paraestudiarelcolorloselectronesrelevantessonloselectronesdelniveldevalencia,losmismoselectronesqueintervienenenelenlacequímico.

El hecho de que todos estos tránsitos electrónicos se produzcan dentro de laregiónvisible del espectro, que representa unaparte ínfima en comparación con elespectrocompleto,puedeparecerfrutodeunaextraordinariacoincidencia,peronoloes. En esta región del espectro electromagnético suceden tantas cosas interesantesprecisamenteporqueéstassonlaslongitudesdeondaparalasquelasinteraccionesdelaluzconloselectronesempiezanaserimportantes.Lasondasdeenergíamásbajasestimulanprincipalmente losmovimientos de los átomosyde lasmoléculas y, portanto, seponendemanifiesto en formade calor.Las radiacionesde energíamayorpuedenionizaralosátomosyalterarpermanentementelaestructuradelasmoléculas,deformaquesusefectospuedenparecerfundamentalmentedestructivos.Tansóloenesa estrecha zona de transición entre ambos extremos la energía de la luz está ensintoníaconlaestructuraelectrónicadelamateria.Lostránsitoselectrónicossucedenenestaregión,queprecisamentecoincideconlaradiaciónquepodemosverenformade color. Por eso puede parecer que el color es una extraordinaria coincidencia, laperfectasintoníaentrenuestrapercepciónyladeslumbranteybellísimanaturalezadelamateria.


Esquemadeabsorcióndecolor,tránsitoelectrónico,colorvisible

Laluzseráabsorbidaporuncompuestosiempreycuandocontengalacantidaddeenergíanecesariaparapromocionarelectronesdeunestadodemínimaenergíaaunestadoexcitado,demayorenergía.Estosestadosdeenergíasondiscretos,esdecir,elpasodeunoaotroprecisadeunacantidadconcretadeenergíaocuantodeenergía,ylos estados intermedios están prohibidos. Si un compuesto absorbe parte de laradiación visible en este proceso, observaremos la radiación no absorbida, lareflejada,demaneraqueelcolordelcompuestoseráelcomplementarioalabsorbido.Según la naturaleza del compuesto podemos analizar los posibles tránsitoselectrónicospormediodediferentesteorías.

Por ejemplo, en el rubí, la causa de su color rojo se debe a la presencia deimpurezasdecromo.Elcromo,comoelhierroyelcobre,esunmetaldetransición,yestoquieredecirqueposeeelectronesenalgunosnivelesinternosdesusátomos,enorbitalesdelsubniveld.Suselectronespuedensufrirvariacionesdeposiciónal serestimulados con radiación de la región visible, y eso es lo que podemos observarcomocolor.Porestemotivogranpartedelospigmentosqueseutilizanparafabricarpinturassoncompuestosquecontienenmetalesdelbloqued.

También existen colorantes orgánicos, como los causantes del verde de laclorofilaoelrojodelasangre.Enestoscasoslasinteraccionesseproducenentodalamolécula,noenunátomoenconcreto,aunque tambiéndependende loselectronesqueenlazanlosátomosqueformanesasmoléculas.

Cuandohablamosdepinturanos referimosa lamezcladevarias sustancias.Elprincipal responsable del color de una pintura es el pigmento. El pigmento seencuentra disperso en una sustancia llamada aglutinante que es la responsable dedarlenombrealatécnicaempleada:encáustica,temple,acuarela,óleo,acrílico,etc.Además, la pintura puede llevar algún disolvente de forma que podemos alterar laviscosidad y la capacidad cubriente de la pintura. Tanto el disolvente como elaglutinante afectan al color resultante de la pintura, y respeta en mayor o menor


medidaelcolororiginaldelpigmentopuro.

Lapinturaestáformadaporpigmento,aglutinanteydisolvente.

Pigmentosblancos

Lospigmentosblancosdemayortradiciónsonelblancodeplomo(carbonatobásicodeplomo,[Pb3(CO3)2(OH)2]),elblancodezinc(ZnO)yelblancodetitanio(TiO2).

Lacausadelcolorenestostrespigmentossepuededescribirdelamismamanera.Sabemosquelaelectricidadseproduceporelmovimientodeloselectronesyquelassustanciasconductorasdeelectricidad favorecenestamovilidad.Eso sedebeaquetienen electrones suficientes en su último nivel de energía y, además, disponen devacantes en ese mismo nivel energético donde los electrones pueden circular. Lassustancias aislantes, en cambio, tienen sus electrones hacinados en un único nivelenergético,sinposibilidaddemoversehaciaunnivelconvacantes.Yluegotenemosunas sustancias intermedias llamadas semiconductores.Los semiconductores tienenloselectronesenunnivelenergéticoconcreto,yelnivelvacantemáscercanoresultaaccesiblesilesuministramoslaenergíasuficiente.Esdecir,quelosdosnivelesestánligeramenteseparados,peroestaseparaciónessalvable.

Bandasenergéticasenmaterialesconductores,semiconductoresyaislantes

Estos pigmentos blancos son semiconductores y la luz tiene energía suficienteparaqueloselectronespuedanmoverseentreestosniveles.Esaenergíaquenecesitancae dentro de la región ultravioleta, demodo que la absorben, y el resto de la luzvisiblesalereflejada.Comolasumadetodalaregiónvisibledacomoresultadoluzblanca,estospigmentossonblancos.

Aunque todos seanblancos, cadaunodeellospresentauna tonalidaddiferente.


Esosmaticesdiferenciadorestambiénpuedenexplicarsepormediodelaquímica.Tantoelblancodezinccomoelblancodetitaniosonsustanciasfluorescentes,lo

quequieredecirqueabsorbenradiaciónultravioleta,ladisipany,acontinuación,lareemitenconuna longituddeondamenor,queenestecasocaedentrode laregiónvisible.Deestamaneraunaradiaciónqueenprincipioseríainvisibleanuestrosojos(laultravioleta)sevuelvevisible.Estacaracterísticahacequeelblancodezincyelblancodetitanioseanmásazuladosofríosqueotrospigmentosblancos.

Elblancodeplomo,encambio,tieneunmatizamarillentooinclusorojizo.Estefenómeno es debido a que la presencia de sulfuro de hidrógeno atmosférico y lahumedadpuedenformarpequeñascantidadesdesulfurodeplomo,PbS,sobretodosielpigmentotienerestosdeacetatodeplomoprovenientesdesufabricación.ElPbSesdecolorparduzcooscuro,cosaquenoocurreconelblancodezinc,yaque,aunqueporcontaminaciónatmosféricaseformasesulfurodezinc,ZnS,estecompuestosiguesiendo blanco, así que no afecta al color final.En el caso del blanco de plomo, elcolorpuedepresentarsemásomenosamarillento, sobre todocuandoseempleaunaglutinanteacuoso.Enpinturasalóleooconunapelículadebarnizbienconservadonoseproduciráelamarilleo.

DATOCURIOSO

Lospigmentosblancosclásicosdeóxidodezincyespecialmentedeóxidodetitanioseutilizanenproductoscosméticosparaprotegerdelsol.Estosedebea que ambas sustancias son fluorescentes, por lo que absorben la radiaciónultravioleta,dañinaparalapiel,ylareemitencomoradiaciónvisible,queesinocua.

Enlaactualidadelblancodeplomoestáendesusopordosmotivos:nosepuedeemplear en técnicas al agua o frescos porque irremediablemente va a cambiar sucoloraciónalformarseelPbSyporqueelplomoesunmetaltóxico.

Pigmentosazules

Unodelospigmentosmásantiguoseselazulultramar.Lasustanciamadredelazulultramareselazulmineral,lazurita,conocidodesdelaEdadMediacomolapislázuli,una roca muy valorada y considerada como semipreciosa. Los depósitos másimportantes de lazurita se encontraron en Afganistán y desde allí se llevaron a laEuropamedievalvíaPersiayRusia,deahíquecomenzaraautilizarseelnombredeazulultramarparareferirseaella.Lalazuritaseencuentracomúnmenteenmanchasdepiritadispersasentodalamasayfueéstalarazónporlacuallosantiguosgriegosla compararon a un claro cielo nocturno centelleante de estrellas. El zafiro de la


Bibliaeraprobablementelapislázuli.

DATOCURIOSO

El plomo es un metal pesado neurotóxico que cuando está presente en lasangre circula por todo el organismo ocasionando daños neurológicosirreversiblealllegaralcerebro,siendounodeelloslasordera.

Laenfermedadprovocadaporexposiciónalplomosellamasaturnismodebidoaque,enlaAntigüedad,losalquimistasllamaban«saturno»adichoelementoquímico.

Elsaturnismofueunadolenciaquepadecieronmuchosartistasportrabajarconpigmentosconsalesdeplomo.UnejemploclaroloencontramosenGoya,quien se retiró en 1792 para recuperarse de una dolencia que acabaría pordejarlesordoen1793.Caravaggiotambiénpadecióestaenfermedaddebidoasuprofesión.

Aunque el lapislázuli se usó como piedra ornamental desde la Antigüedad,aparentementeno se aplicócomopigmentohasta el sigloVI y no fue sinohasta elsigloXV cuando se desarrolló el procesode refinaciónqueprodujoun azul puroybrillanteapartirdelmineral.Esteproductoeraexcesivamentecostosoyllegóasermuy escaso hacia finales del sigloXVII. Los artistasmedievales emplearon la rocaparaprepararmosaicosyelpigmentoalcanzóunvalortanaltocomoeloro.

Estepigmentoesunodelospocosquenopresentaunmetalensucomposiciónyademásunodelosmáscomplejosalahoradeestudiarsuestructura.Elresponsabledesucoloreseltrisulfuro(S3),queesuncompuestoelectrónicamentecomparablealozono (O3), y por ello suele llamarse thiozone. Este compuesto presenta sus tresátomosenlazadosdemaneraque loselectronesdelenlaceen realidad transitanportodalamolécula,yparaesetránsitoloselectronesabsorbenluzdelaregiónvisibledel naranja, por lo que la radiación reflejada, la que observamos, es el colorcomplementario,elazul.

Losmayas acostumbraban a decorar objetos de cerámica, esculturas,murales yprobablemente también textiles con el llamado azul maya, que se compone delcolorante orgánico azul índigo, enlazado químicamente a la arcilla de tipopaligorskita. La permanencia del color azul, impecable hasta nuestros días, hademostradoqueelpigmentoesmuyresistentea losagentesquímicosatmosféricos.Pormediodelacombinacióndediferentestécnicasanalíticassehademostradoquelamezcla empleada en el azulmaya consta de tres ingredientes que se calentabanpara preparar el pigmento: copal, que es una resina usada tradicionalmente comoincienso,azulíndigoypaligorskita.


UnodelosprimerospigmentosinorgánicossintéticosfueelazuldePrusia,quees una especie de color azul oscuro provocado por un pigmento empleado confrecuencia en pintura y que antiguamente era empleado en cianotipia, antiguoprocedimientofotográficomonocromo,queconseguíaunacopiadeloriginal.Conelnombre de copia al ferroprusiato se utilizó mucho en la copia de planos dearquitectura.

LacomposicióndeuncristaldeazuldePrusiaconsisteenunconjuntodeioneshierroentrelazadosmedianteionescianuro.LatransferenciadeunelectróndesdeuniondehierroFe+2atravésdelgrupocianurohastaunionFe+3produceunaabsorcióndeluzanaranjada,porloqueelpigmentoloobservamosdelcolorcomplementario,elazul.

El InternationalBlueKlein (IBK)oazulKlein, es unapintura patentadapor elartistaYvesKlein en 1960.El azulKlein se trata de un color electrizante con unaeleganciaasociadadelaquecarececualquierotrocolorconesapotencia.

El tipodepinturaempleadatieneunaglutinanteespecíficoqueeselquedotaasus pinturas de una tez amelocotonada, tal y como tendría una pintura artesanalbasada en clara de huevo. La intención de Klein era conseguir una pintura queconservase el brillo y la intensidad del pigmento azul ultramar seco, cosa que nopermitía ningún aglutinante conocido, y que además pudiese fabricarse a nivelindustrial.PorestemotivoKleinsepusoencontactoconungrupodequímicosquetrabajaban para la compañía farmacéutica francesa Rhône Poulenc, para quedesarrollaran un aglutinante de acetato de polivinilo (una resina sintética, derivadadelpetróleo)queregistraronbajoelnombredeRhodopasMoM60A.ElRhodopas,junto con alcohol etílico y acetato de etilo conforman el disolvente en el que sesuspendeelpigmento secodeazulultramar sintéticopara fabricar estapinturaquedesdequefuepatentadaestárodeadadelmisticismodeunasupuestafórmulasecreta.Obviamentelacomposicióndeestapinturaseconoce,yaqueconunanálisisquímicoesfácildesvelarsusingredientesysuproporción.

DATOCURIOSO

El pigmento denominado azul de Prusia fue descubierto por el pintorHeinrichDiesbachenBerlín,en1704,yéstaeslarazónporlaqueavecessedenomina azul de Berlín. El pintor intentó originalmente pintar con unpigmento que representara un rojo azulado. Él y su colega JohannConradDippel, mediante el empleo del aceite de Dippel, intentaron elaborarcolorantes rojos.Para sorpresadeambos, loque lograron finalmente fue loquesedenominahoyendíaelazuldePrusia.JuntosfundaronunafactoríadecolorantesenParís.ElnombreazuldePrusiaseimpusoenelsigloXVIIIporserelcoloranteempleadoenlatincióndelastelasdelosuniformesmilitares


prusianos.

Pigmentosrojos,naranjasyamarillos

Unasdelassustanciasmásantiguasutilizadascomopigmentosonlosocres.Elocreeselnombregenéricoqueseaplicaalosmineralesterrososconsistentesenóxidodehierrohidratado,quefrecuentementesepresentamezcladoconarcilla,yquesueleseramarillento, anaranjado o rojizo.Los encontramos formandoparte del suelo, comocapassuperficialesaltamenteoxidadas.Unacaracterísticadelosocresesquepuedenpulverizarse hasta obtener un grano muy fino sin que el color pierda intensidad.Dentrodelosocresnaturales,losrojoscontienenhematita,mientrasquelosamarilloso«limonitas»contienengoethitaomineralesdelgrupodelajarosita.

La gama de matices rojizos y anaranjados derivados de óxidos de hierroproducidos en el laboratorio se descubrieron gracias a la producción industrial deácidosulfúrico,quecomoreactivobaratoseusabaparablanqueartextiles.

Lostonosanaranjadosdepigmentosinorgánicosmáshabitualesestáncompuestosde dos sulfuros de arsénico, el amarillo oropimente (As2S3) y el naranja rojizorejalgar(As4S4).AmbosexistenenlanaturalezayeranseparadosyvendidoscomodoscolorantesdiferentesporlosvenecianosenelsigloXVI.

Elpigmentodecolorbermellóneselsulfuromercúrico(HgS).Sucaracterísticocolorsedebeaqueelsulfurodemercurioesunsemiconductorqueabsorberadiaciónazul. Esta sustancia se encuentra en el mineral cinabrio. Los pintores respetanprofundamenteelbermellónporquesuusoinadecuadopuedeconduciraunatragediaen sus obras, debido a que los ionesmercurio se pueden reorganizar dentro de laestructura cristalina inicial que en el cinabrio es romboédrica, para formarmetacinabriocuyaestructuraescúbica.Esteúltimoabsorbeluzroja,azulyverdeypuede tornarse en un color negro, siendo esto fatal si el proceso ocurre sobre unlienzo ya terminado. Además, el mercurio es un metal pesado consideradoneurotóxico.

En lagranmayoríade los casos sehaneliminado lospigmentosque contienenmetalespesados,sinembargo,algunos—comolosquecontienencadmio—sonmuyapreciadosenlaactualidadporsustonalidadesquevandelrojoalamarillo.Unodeelloseselsulfurodecadmio,primerpigmentoamarillosintéticoabasedecadmio,obtenidoporelquímico francés Joseph-LouisGay-Lussacen1818.Estepigmento,queexisteenlanaturalezaysehausadodurantemásdedosmilaños,tienelagranventajadeserestablefrentealsulfurodehidrógenoatmosférico.

Uno de los compuestos orgánicos sintéticos obtenidos durante el siglo XX conmayor éxito comercial es la quinacridona, un polvo de color rojo usado comopigmento.Poranalogía,todoslosdemáscompuestosquesederivandeestaestructura


se denominan quinacridonas. Las quinacridonas son una familia de pigmentosutilizadosparahacerpinturasdealtorendimiento.Sonasíconsideradasporquetienenun color excepcional y resistencia a la intemperie. Las quinacridonas tienentonalidadesquevaríanentreelrojooscuroyelvioleta.

Pigmentosverdes

Uno de los pigmentos verdes más antiguos, ya utilizado en el antiguo Egipto, seextraía directamente de minerales verdes molidos. El mineral más utilizado era lamalaquita,uncarbonatobásicodecobre[Cu2CO3(OH)2],queesdecolorverdemuycristalinoyconmaticesazulados.Dependiendodeltamañodegrano,elpigmentoesmásomenosintenso.Estolessucedeamuchospigmentos:imaginemosquetenemosuntrozodevidrioverdedebotella,queesdeunverdeoscuroeintenso.Sirompemoseste trozo de vidrio en pedazos pequeños, el verde irá perdiendo fuerza, y si lomolemos hasta convertirlo en un polvo fino, se volverá cada vez más claro. Estotambiénleocurrealamalaquita.

Enpinturasaltemple,esdecir,enemulsionesdeestepigmentoenhuevo,tambiéneltonodelamalaquitaseveafectado,yaquetiendeaamarillear.

DATOCURIOSO

Exiliado en la isla de Santa Helena, Napoleón pasó allí sus últimos años ymurióen1821,alparecer,comoconsecuenciadeuncáncerdeestómago.Sinembargo,recientesanálisisrealizadosamuestrasdesucabellohanreveladouna alta concentración de arsénico en su organismo y precisamente laexposiciónalarsénicodelpigmentoverdedeScheeleestárelacionadaconunmayorriesgodecarcinomagástrico.Porlovistolasparedesdeldormitoriodela lujosa residencia del militar francés estaban pintadas de color verde deScheeleypudoseréstalacausadesufallecimiento.Además,elclimahúmedodeSantaHelenapudopropiciarlaproliferacióndehongosenlasparedesylaformacióndearsano.

El verde de Scheele o verde parisino es arseniato de cobre (CuHAsO3), unpigmento de origenmineral o sintético creado en 1775 por el químico suecoCarlWilhelm Scheele. En la actualidad no se utiliza por ser altamente tóxico yennegrecerseenpresenciadesulfurosprocedentesdelapoluciónatmosférica.

La toxicidaddeestepigmentoes causadapor sucontenidoenarsénico.Porunlado, el arseniato puede descomponerse en condiciones de alta temperatura yhumedad,ytambiénporlapresenciadehongosquelodegradanaarsano(AsH3),uncompuesto volátil, tóxico y cancerígeno que afecta especialmente al tracto


gastrointestinal.EnelsigloXIX todavíanoseconocíanestosefectosletales,asíqueestepigmentoseutilizabanosóloenpinturaartística,sinotambiénparateñirtejidos,papelovelas.

UNVÍNCULOCONHISTORIA

Cuandoelhombreprimitivocomenzóaembadurnarparedesconpolvodepiedrasdecoloresdejóunahuellaimperecederayuniversal:yaseansusmanossobrelapiedraolosprimerosatisbosdelafiguraciónaldibujarelcontornodeanimales,abstracciónque hoy nos sigue fascinando. Lasmanifestaciones artísticas son inherentes al serhumano, por lo que el impacto visual de la naturaleza en nuestros antepasadosremotosloscondujoarecrearsuentornoynarrarparalaposteridadelmundoenquevivieron. Los primeros intentos consistieron en el tallado y pintado de rocas concarbón,tizaocualquierotromaterialqueestuvieraasualcance.Lapremisaeradartestimonio de actividades tales como la caza y la pesca, presumiblemente sin serconscientesdequeestabanabriendocaminoaloquehoydenominamos,sinlugaradudas,Arte.

Estospintoresancestralesempleabancomopigmentopiedrasdecoloresmolidasque mezclaban con resinas o ceras. Para los rojos utilizaban óxido de hierro III(hematita) o sulfuro de mercurio (cinabrio); para los negros y marrones, carbónvegetal,dióxidodemanganeso(pirolusita)ysulfurodeplomo(galena).

Algunasdelascivilizacionesmásantiguas,comolasdelosegipcios,emplearonlosprimerospigmentosinorgánicossintéticos,queaúnpuedenobservarseentumbasofrisos.Lograronsintetizarporprimeravezunpigmentoazuldeorigensintéticoalque llamamos azul egipcio. Lo preparaban con arena delNilo, salmineral, broncecomo fuente de cobre y lo cocían a altas temperaturas. Se trataba de un pigmentodifícildeobtenery,portanto,muyvalorado,porloqueseempleóenalgunosdelosprincipalesmonumentosdel imperioafricano,como lacoronadelbustode la reinaNefertitiqueseencuentraenelNeuesMuseumdeBerlín(Alemania).Enlossiglosposteriores, también apareció en otros monumentos del mundo Antiguo, como elcinturóndeladiosaIris,enelParthenondeAtenas,ycontinuóempleándosecomouncomplemento estético de lujo hasta tiempos romanos. Después, a partir de larevoluciónquímicaqueseprodujoenelsigloXIX,muyrelacionadaconeldesarrollodenuevostintes,elazuldejódeseruncolorcasiexclusivodelosmáspoderosos.

Posteriormentelosgriegostambiénusaronpigmentosenladecoración,aunqueeneste caso, la mayoría de ellos se hayan perdido. Utilizaron varios pigmentos quetambién exportaban a los artistas de Roma y de Egipto, entre ellos el blanco deplomo, el plomo rojo, que químicamente es un óxido de plomo, y el verdín ocardenillo,quesonunamezcladeóxidosehidróxidosdecobre.

Lastécnicasplásticasy,enconsecuencia,muchosmovimientosartísticos,fueron


propiciados por los avances de la ciencia. En otras ocasiones, las necesidadesplásticas de los artistas condicionaron las investigaciones científicas, que a vecessupusieron una revolución científica, artística y, obviamente, filosófica, y en otrasocasionesnoderivarondondesepretendía,niparalaciencianiparaelarte.

Entre las primeras técnicas desarrolladas están la denominada encáustica, queconsisteenunamezcladeceradeabejacalienteconpigmentosmineralestalescomoóxidos de hierro, cobre ymanganeso. También se empezó a pintar al temple, queconsisteenmezclarlospigmentosconhuevo,aguayunaceitevegetal.

La acuarela es una pintura sobre papel o cartulina con pigmentos diluidos enagua.Loscoloresutilizadossonmásomenostransparentessegúnlacantidaddeaguaen lamezcla y a veces dejan ver el fondo blanco del papel, que actúa como otroverdaderotono.Aveces,eltérminoacuarelaserefierealaacuarelatransparenteoalgouache, que es una forma opaca de lamisma pintura. La acuarela está hecha depigmentofinomezcladocongomaarábigaparadarlecuerpoyglicerinaomielparadarleviscosidadyunirelcolorantealasuperficiequesequierepintar.Unrellenosinpigmentar, también llamado carga, se añade al gouache para dar opacidad a lapintura.Ladesventajadelasacuarelasesquepalidecensiseexponenalsol,aunquelapermanenciadeloscoloresdependerádelacalidaddelospigmentos.

Elusodelóleo se conoce desde laAntigüedad y estaba ya extendido entre losartistas de la Edad Media, aunque de modo minoritario, ya que en esa épocapredominabalapinturaaltempleoalfresco.AfinalesdelsigloXIVyduranteelsigloXV,secomenzóageneralizarelusodelóleoendetrimentodeotrastécnicas,yaquepermitía un secado más lento de la pintura, correcciones durante la ejecución,estabilidad —ya que muchos pigmentos al óleo forman jabones que protegen laintegridaddelapintura—y,lomásimportante,conservacióndelcolor.Elóleoadíadehoysiguesiendolapinturaquemejormantieneelcolortraselsecado.

Se atribuye, erróneamente, la invención de la pintura al óleo al pintor JanVanEyckenelsigloXV,yaquelospintoresdeFlandesfueronlosprimerosenusarestatécnicadeformahabitual.Peropeseanoserelcreador,suobraesunamuestradelagamadeloscoloresquecaracterizaronalosóleosrenacentistasdelnortedeEuropa.

Elaceitequemásseempleabaeraeldelinaza,peronoeraelúnicoycadaartistatenía su propia fórmula que solía guardar en secreto. Normalmente se emplea laesencia de trementina como disolvente para conseguir una pinceladamás fluida omásempastada,segúnelcaso.

Labúsquedade colores artificiales estimuló el avancede laquímicadurante elsiglo XIX, época en que muchas conocidas compañías químicas y farmacéuticashabíaniniciadosusactividadescomofabricantesdepigmentossintéticos.

DATOCURIOSO


El artista inglés JosephMallordWilliam Turner, considerado comúnmentecomoelpintordelaluzycuyotrabajoseconsideraunprefaciorománticoalimpresionismo, eraaconsejadoporelquímico inglésMichaelFaraday sobrelospigmentosquedebíausarensusóleosyacuarelas.

El desarrollo de la pintura acrílica como medio artístico se produjo comoconsecuencia de un imperativo social: en la década de 1920, un grupo de pintoresmexicanos quería pintar grandes murales para edificios públicos que pudiesenpermanecerexpuestosalairelibresincorromperse,cosaqueeraimposiblepormediode técnicas ya conocidas comoel óleoo el fresco.Necesitabanunapintura que sesecase rápidamente y permaneciera estable a la intemperie. En realidad, lo quenecesitabanexistíayadesdehacíatiempoenelcampoindustrial,peronuncasehabíaempleadocomovehículoparapigmentos:lasresinasplásticas.

Loquecoloquialmentellamamospinturaacrílicaesunaemulsióndelpolímeroacrílicoyaguaenlaqueestáncontenidoslospigmentos.Unaemulsiónesunamezclahomogéneadedoslíquidosinicialmenteinmiscibles,enestecasoelpolímeroacrílicoyelagua.Cuandolapinturaacrílicaseseca,elaguaquecontieneseevapora,yunavezqueestosucedeyanotienelugarningúnotrocambio.Estosignificaqueelartistapuede añadir más pintura a una superficie completamente sellada y repintar conabsolutaseguridad.

Las posibilidades de esta nueva pintura iban más allá de la necesidad de laspinturas para exteriores. Los científicos creyeron que habían conseguido la pinturamásestable,másversátilyquehabíanabiertounapuertamása laexperimentaciónartística. No se equivocaban. Cada vez que surge un nuevo material de lacolaboraciónentre losartistasy loscientíficos,éstenosuelequedarseestancadoensatisfacerúnicamente lanecesidadprimigenia,sinoqueposibilitanuevas técnicasyformas de expresión artística. La invención de esta nueva pintura fue como sidemandaraunanuevaposibilidadenelarte.

Ha transcurrido mucho tiempo desde que los aprendices de pintor en la EdadMediayelRenacimientoteníancomopartedesusfuncionesmolerpacientementelospigmentos en un mortero. Todavía en el siglo XVIII la mayoría de los artistasacondicionaba sus propios pigmentos,manteniendo así una relación cercana con lamateriaprimadesusobras.


Enlaactualidadlagamadepigmentosycolorantesescasiinfinitacomparadaconlasopcionesqueteníanlosartistasdelasculturasegipcia,griegaomaya,olasdelospintoresmedievales.Gracias a la experimentación de los químicos (incluyendo losalquimistas),elcomercioyelingeniodelosartistas,actualmenteexisteunaindustriaespecializada dedicada al campode la pintura artística. Si bien la labor del artista,apartedesucreatividady talento, incluyeelajustar laspropiedadesde laspinturascomerciales agregando agentes secantes, disolventes o aglutinantes para darleconsistenciaalmaterial.

El arte ha avanzado gracias a la ciencia, y la ciencia, gracias al arte, hadescubiertonuevosrecodosensuderivasobrelosqueinvestigarymaravillarse.Laciencia ha dotado al arte de pasado, conservando y datando su historia; depermanencia,desarrollandotécnicasymaterialesincorruptibles;defondoydeforma,pueslosmaterialessonpartedellenguajeartístico.Elartistaeselqueescribesuobrautilizandolosversoslibresdelaquímica,eselartesanoqueposeelaherramientamáselegante.Gracias a laquímica, laspreguntasvitalesque se formulanydeformanatravésdelartesepuedenplasmarsobrelaquietudpermanentedeunlienzo.


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UNLABORATORIOENLACOCINA

Cuando era pequeñami abuelame enseñó a cocinar.Me enseñó cómo separar laspiedrecitasdelaslentejashaciendomontañassobrelamesadelacocina.Tambiénmeenseñó a amasar, que era de lo más divertido. Para preparar la masa de pizza,rosquillas,orejasopan,mihermanoyyoempezábamossiempreformandounvolcándeharina,eíbamosañadiendoaojoelrestodelosingredientesenelcráter.Tambiénlimpiabalasjudías,escogíalasnabizas,pelabalaspatatasylascortabadediferentemanerasieranparahacertortilla,paraprepararunguisooparafreírlas.

Cuando hacíamos croquetas mi abuela se encargaba de preparar la bechamel.Solíamoshacertalcantidad,queamímeresultabaimposibleremoverla.Despuésdedejarla reposar, y de que mi hermano la hubiese catado una decena de veces,organizábamosunacadenademontaje:unodenosotrosledabaformaalascroquetasylasrebozabaenharina,otrolaspasabaporelhuevo,yelúltimolascubríadepanralladoyretocabalaforma.

Aprendíahacertorrijasparaaprovecharelpanviejo,ahacerflanes«deverdad»,comodecíami abuela, sin trucos, sólo conhuevo; ahacerplatosde cuchara comolentejas,fabada,caldogallegoycallos.Aprendíahacercocidogallegoyautilizarlaollaapresión.Ahacerarrocesypasta.Prácticamentetodoloquesésobrecocinaloaprendíenmiinfanciagraciasalostrucosqueellameenseñó.

Cuandoempecéaestudiarlacarreramedicuentadequemuchasdelascosasquesucedíanen lacocinaeran,enrealidad,reaccionesquímicas,unasmáscomplejasyotrasmássimples.Miabuelanosabíaelnombredelasreacciones,nosabíaquéeranlosglúcidos,lasproteínasyloslípidos,nicómoeranlasmoléculasquelosformaban,ysereíacuandoledecíaquelacocinaera,básicamente,unlaboratorio.Susnocionesde química provenían directamente de la experiencia y de la intuición; sin serconscientede susconocimientos, losaplicabaanuevosplatosmediantepruebasdeensayoyerror.

Ellanosabíaexplicar,desdeunpuntodevistacientífico,porquéleechabamielalasalsaboloñesa,porquéhabíaquebatirloshuevosantesdeañadirelaceiteparaquenosecortase lamayonesaoporquéunascuantaspatatasdesmenuzadasespesabanlaslentejas,perolohacíaporquelaexperiencialehabíademostradoquefuncionaba.

¿PORQUÉSECORTALAMAYONESA?


En mi casa siempre preparábamos nosotros la mayonesa. Para ello sólonecesitábamosaceitedeolivaodegirasol,vinagredevino,salyhuevoscaserosqueunosamigosdemiabuelalellevabanunavezporsemana.

Parapreparar lamayonesaprimeroseechaelhuevoyacontinuaciónelaceite,siempre en ese orden para que no se corte y se bate bien hasta que comience aemulsionar.Luegoseañadevinagrealgustoyunapizcadesal.Estabasesirveparahacerotrassalsassimilares,yaqueadmitemostaza,aceitunas,anchoasotomatefrito.Enteoríaparecefácil,peroentonces,¿porquéaveceslamayonesaemulsionabienyotrasvecessecorta?Larespuestaenrealidadessencillaylaclaveestá,¡cómono!,enlaquímica.

Siconseguimosmezclardeformaestablevariassustanciasqueseencuentranenfaselíquidayen

principiosoninmisciblesentresí,esdecir,quenosepuedenmezclar,obtenemosunaemulsión.

Unejemplodesustanciasinmisciblessonelaguayelaceite.Cuandolasponemosen contacto, una rehúye a la otra debido a que químicamente su mezcla esincompatible. Hay un dicho en química que dice que lo semejante disuelve a losemejante,loquesignificaquelassustanciaspuedendividirseendosclases:polaresyapolares.Elaguaesunasustanciapolar,ytodoloquesepuedadisolverymezclarconellatambiénserápolar;encambioelaceiteesapolar,comolasgrasas,yporesonosemezclanconelagua.Porestemotivonosresultaimposiblemezclaraguaconaceite.Lasmoléculasdeaguatratandemantenerseunidasentresíporquesonafinespor ser polares, y las de aceite hacen lo mismo, rehúyen de las de agua paramantenerse unidas entre sí. Como el agua esmás densa que el aceite, es decir, lamismacantidaddevolumentienemásmasaqueelaceite,semantendráenelfondo,mientrasqueelaceitepermaneceráflotando.

En cambio, casi todas las salsas, en concreto las salsas emulsionadas, estáncompuestasporunelementoaceitosoyotroacuoso,yademássemantienenestables.Labasedelamayonesaeselaceite,queesunagrasavegetal,apolar,yhuevo,quecontieneun80%deagua.Elrestodelhuevoestáformadoporproteínasygrasa,asíque el propio huevo ya es en símismo una emulsión, especialmente la yema, quetieneunacantidaddegrasamayor.El secretodeque lamayonesasea frutodeunaemulsiónresideenlayemadehuevo,dondeencontramoslecitina.Lalecitinaesuntérminogenéricoqueseutilizaparadesignarauntipodegrasasquesonconsideradasemulsionantes.Locaracterísticodeestassustanciasesquetienendosextremos:unopolar,afínalagua,yotroapolar,afína lasgrasas.Así,cuandosecolocaentredosfases,comoaguayaceite,llamadainterfase,loquehaceesrodearalasmoléculasdeaceiteque sehandispersadoenel agua: el ladoafín al aceite se sitúadentrode lagota,mienrasqueelladoafínalaguasesitúaenlaparteexteriordelagota.Cuando


dosgotasseacercan,elpropioemulsionantehacedebarreraparaqueestasgotasnosevayanuniendoycreandounagotademayortamaño.

Micelas

Cuandohacemosmayonesa,lomásaconsejableesempezarbatiendounpocoelhuevo,antesdeañadirelaceite,deesamaneraconseguimossepararelemulsionantedelaguadelhuevo.Acontinuación,ysindejardebatir,añadimoselaceite,con loqueéste,por laagitación, sevadispersandoenpequeñasgotasdentrodelagua.Elemulsionantevarodeandoestasgotasdeaceitehastaquequedansuspendidasenelagua. Si utilizamos una batidora, podemos poner en el vaso ambos ingredientesjuntos, siempre y cuando añadamos primero el huevo y después el aceite, ycomencemos a batir manteniendo el brazo de la batidora en el fondo, para queprimerosedisgregueelhuevo,ynoalrevés.

Si empezásemos batiendo el aceite y luego introdujésemos el huevo,conseguiríamoselefectocontrario.Elaguaseiríadividiendoengotaspequeñas,quequedaríanrodeadasporelemulsionante,peroalcontrarioqueenelcasoanterior:laparteafínalaguadelemulsionantesedirigiríahaciaelcentrodelagota,y laparteafín al aceite se dirigiría hacia el exterior de la gota,manteniendo a esas gotas deaguadispersasenelmedioaceitoso, justoal revésde loqueocurríaantes.Cuandoestoocurredecimosquelamayonesasecorta.

Lomismo puede ocurrir si ponemos demasiado aceite y tenemos poco huevo,porqueelaceitenotienesuficienteaguaenlaquedispersarseylamayonesaquedarámuylíquida.Pararesolveresteproblemahabríaqueañadirmáshuevo,oenconcretomásyema,queeslaquecontienelalecitina.

Otro error es utilizar huevos recién sacados de la nevera. Cuando batimos elhuevo,loquehacemosesdispersarlo,separarlalecitinadelrestodelagua,yesolologramos gracias a la energía que aplicamos al batirlo. Si el huevo está frío,necesitaremosaplicarmásenergíaparaqueesto suceda, asíqueel resultadopuedeser que el huevo no llegue a disgregarse todo lo necesario como para que el


emulsionantesedispongaalrededordelasgotitasdeaceite.Porestemotivoesmejorutilizarambosingredientes,tantoelhuevocomoelaceite,atemperaturaambiente.

Elsiguiente ingredientequeseañadea laemulsióneselvinagre,unasustanciaácida cuya composición es básicamente ácido acético. Si se prefiere, se puedesustituirelvinagreporzumodelimón,quecontieneácidocítrico.Lafuncióndeestosácidos es estabilizar la emulsión. Las gotas de aceite rodeadas de emulsionante delecitinaydispersasenaguasonmásestablescuandoelmedioesácido,yaque losextremospolaresdelalecitinaquerodeancadagotasesiententodavíamásrepelidospor los extremos apolares de la otra gota, lo que complica la unión de las gotas yestabiliza,portanto,laemulsión.

Elúltimoingredientequeseañadeeslasal,peronotieneningunafunciónenlaemulsión,sólosirveparapotenciarelsabordelamayonesa.

Así que la próxima vez no hará falta que nos preguntemos por qué se nos hacortadolamayonesa.Larespuestaestáenlaquímica.

ELTRUCOPARAPREPARARUNABUENASALSABOLOÑESA

Unode los trucosqueaprendídemiabuelaesa incorporarunacucharadademielcuando preparamos la salsa boloñesa. Cuando cocinamos la carne, enseguidaapreciamos que cambia de color y se vuelvemarrón. Este cambio de tonalidad sedebeaunareacciónquímicallamadareaccióndeMaillard,queseproduceentrelosaminoácidos que forman parte de las proteínas de la carne y los glúcidos.Cuandoestos dos compuestos se combinan, tienen lugar una serie de reacciones químicasbastante complejas que dan como resultado varios compuestos, entre ellosmelanoidinascoloreadas,quesonresponsablesdelcolormarrónquevaadquiriendola carne, así como de diferentes compuestos aromáticos responsables de su saborcaracterístico. Si al cocinar la carne añadimos glúcidos, como, por ejemplo, unacucharada demiel, la reacción deMaillard se producirá con unmayor número deaminoácidosdelacarne,yasípotenciaremosestesaborcaracterístico.Otraopciónesañadirsimplementeazúcarcomún,peronosperderíamoselrestodelosmaticesdelamiel.

La reacción de Maillard se ralentiza en medio ácido, por eso es fundamentalllevarlaacabohastasu término,hastaque toda lacarneestébien tostada,antesdeañadireltomatetrituradoparalaboloñesa,yaqueésteacidificaráelmedio.Tambiénes aconsejable sofreír las verduras de la boloñesa, como puerro o cebolla picados,antes de añadir la carneyaque también aportanglúcidos a la reacción, ademásdesufrirellasmismaslareaccióndeMaillard.

DATOCURIOSO


Hay que tener cuidado cuando asamos la carne, porque si dejamos que setueste en exceso, llegando casi a quemarse, estaremos produciendo unoscompuestos potencialmente cancerígenos, como son los benzopirenos. Paraevitar las nocivas consecuencias de estos compuestos es importante noconsumirnuncaproductosquemados.

CEBOLLA¿CARAMELIZADA?

Cuandodecimosquecaramelizamoslacebolla,loquehacemosesirladorandomuylentamente,y lareacciónqueseproducees lamismaquelaqueocurreenlacarnecuando ésta cambia de color, pero en este caso entre diferentes glúcidos yaminoácidos, los presentes en la cebolla. Así que no se trata de una reacción decaramelización,aunquesesuelallamarasí,sinodeunareaccióndeMaillard.

La reacción de caramelización es la oxidación de un glúcido que produce unagradable sabor y una coloraciónmarrón.Amedida que tiene lugar el proceso, seliberan compuestos volátiles responsables del característico sabor acaramelado. Aligual que la reacción de Maillard, la caramelización es un tipo de dorado noenzimático.Sinembargo,adiferenciadeésta, lacaramelizaciónesunapirólisis,esdecir,unadescomposiciónporcalentamiento,enlaquelamoléculadesacarosaqueforma el azúcar común se rompe dando lugar a glucosa y fructosa que sufrenreacciones sucesivas de condensación y deshidratación. Así que en la reacción decaramelizaciónnointervienenlosaminoácidosdelasproteínas,comosílohacenenlareaccióndeMaillard.

DATOCURIOSO

Cuando tapamos la sartén en la que estamos rehogando la cebolla a fuegomuylentoconunpocodemantequillaoaceite,elcalorevaporapartedelaguainteriordelascélulasdelacebollaylapresióndelvaporlasrevientayliberasusjugos,hastaquelacebollaseablandaysevuelvetranslúcida.

Si por el contrariomantenemos la sarténdestapada, los jugos desprendidospor las células de la cebolla se evaporarán más rápido y la temperaturaaumentaráhastadesencadenarlasreaccionesdeMaillard.Lacebollaenestecasoquedaráblandaydecolorcarameloyconunsabordulceysuave.

Esta reacción también es la responsable del cambio de color y del aroma demuchosproductosquecontienenproteínasyglúcidos,comocuandotostamosgalletasohacemosdulcedeleche.


Parapreparardulcedelechenecesitamoslecheyazúcar,perotambiénpodemoscocer al bañoMaríaunbotede lechecondensada,queya contiene azúcar.Cuandocalentamoslalechecondensadatienenlugarvariasreaccionesquímicas,entreellaslacaramelización del azúcar y, a continuación, la reacción de Maillard, que esresponsabledelsabor,asícomodelcolor,ademásdelacaramelización.Lasproteínaspresentesenlaleche,comolacaseínaylalactoalbúmina,reaccionanconlosglúcidosdandolugaraesesaborcaracterístico.

PANESYBIZCOCHOS

Cuando elaboramospan también tienen lugar varias reaccionesquímicas que seránlas responsablesdesu textura,colory sabor.Los ingredientesquenecesitamossonbásicamenteharina,levadura,aguaysal.Laharinapuedeserrefinadaointegral.Ladiferenciaentreunayotraeslapartedelgranoqueseusaparasuelaboración.Enlaharina refinada se utiliza sólo el endospermo del grano, mientras que la integralincluyeelsalvado,queeslacáscarainternadelgranoyaportafibrayvitaminaB,porloqueesnutricionalmentemáscompleta.

Sepuedeobtenerharinadedistintoscerealesricosenalmidóncomoelcenteno,lacebada,laavena,elmaíz,einclusodeleguminosascomolosgarbanzosolasjudías,odelarroz.Laharinaestáformadabásicamenteporglúcidos,yenmenorproporciónproteínas, dependiendodel tipodeharina.Elglúcidode lasharinasvegetales es elalmidón.Para elaborar pan se sueleutilizar la harinade trigoporque ésta contienegluten,unconjuntodeproteínas,esencialmentegliadinayglutenina,queleotorgansuelasticidadyconsistencia.

Lagliadinaesprecisamente la responsabledequeelorganismode laspersonascelíacasproduzcaunareacciónautoinmune.Laingestadeestaproteínaproduceunarespuesta autoinmunemultisistémicaqueoriginauna inflamaciónde lamucosadelintestinodelgado,loqueimpidelacorrectadigestióndelosalimentos.Paraevitarelgluten, que no es esencial en la dieta, las personas aquejadas de esta enfermedadpuedenconsumirproductoselaboradosconotrostiposdeharinas,comolasdetrigosarraceno,maízoarroz.

Para elaborar pan se mezcla la harina con un tipo de levadura en concreto odirectamente con masa madre. La masa madre es un cultivo simbiótico de laslevaduraspresentesdemaneranaturalenalimentos,comoloscereales,ylasbacteriaspresentes en el medio ambiente, en especial levaduras como la Saccharomycescerevisiae,responsabletambiéndelafermentacióndelvinoylacerveza.

Enlaspanaderíastradicionalessesueleutilizarmasamadreenlugardelevadurapura. Para elaborar masa madre se necesita agua y un cereal, preferiblemente enestadodeharina.Laslevadurassuelenestarpresentesenelexteriordelosgranosdelcereal,asíqueesmásconvenienteusarharinaintegral,yaquelaharinablancacarece


del salvado,queha sidoextraídoen lamolienda.Semezcla elmismovolumendeharinaydeaguaysemantieneatemperaturaambientedurantevariosdías.Seretiralamitaddeestamasaysemezclaconmásharinayaguafrescas,yesteprocesoserepite cuantas veces sea necesario. Al cabo de unos días la masa empezará aburbujear y a desprender un ligero olor acre o avinagrado, producto de lafermentación. Cuando las burbujas hayan hecho aumentar considerablemente elvolumen de la masa será indicativo de que está preparada para ser usada en laelaboración de pan. Se puede acelerar el proceso añadiendo pasas de uva, trigomachacadoysalvadodetrigo.

Lascepasdelevaduradelamasamadresonrelativamenteresistentesalasbajastemperaturas, más que las de la levadura comercial, por eso se pueden almacenarvivasalimentándolasconharinayagua,obienenestadopasivo,adormecidasabajastemperaturas,porejemploenlanevera.

Estalevadurapresenteenlamasamadre,oenlalevadurapuraqueadquiramosenunsupermercado,sealimentadelosglúcidosdelaharinadesprendiendodióxidodecarbonogaseosoenelproceso,responsabledelasburbujasquecontieneelpan.Asíqueparahacerpan tenemosquemezclarharinaconaguay levaduraydejarque lamasa fermente. Durante este proceso se suceden diferentes reacciones químicas ybioquímicas. Durante el amasado, la gliadina y la glutenina se hidratan, captan elaguae interactúandando lugara la formacióndeunentramado reticulardegluten,que dota a lamasa de elasticidad. El agua también hidrata el almidón, provoca laapertura de su estructura y la deja expuesta al ataque de las enzimas.Las enzimastambién se activan al hidratarse, entre ellas las amilasas, que actúan rompiendo elalmidón englúcidos simples.Cuando se añade la levadura, ésta se alimentade losglúcidossimplesliberadosydesprendedióxidodecarbonoyalcohol,responsablesdela formación de burbujas. Para acelerar el proceso o crear más burbujas podemosañadirmásazúcar,asílalevaduratendrámásalimentoconelquegenerarburbujasdedióxido de carbono.Y en el caso de no tener levadura, podemos hacer pan caseroutilizandoharinayunacerveza,yaquelalevaduradelacervezaeslamismaqueladelpan.Hayquetenerencuentaquelasalinhibeelcrecimientodelalevadura,asíque,siañadimossal,elfermentadoserámáslento.

Enelmercadotenemosotrotipodeproductosquellamamoslevadurasquímicasque,aunquenosonlevaduraspropiamentedichas,producenunefectoparecidosobrelamasa.Seusanmásenreposteríaparanotenerquedejarfermentarlamasaypoderhornearlainmediatamente.Estaslevadurasquímicasestáncompuestasesencialmentepor bicarbonato sódico que, en contacto con la masa y durante el horneado,desprendendióxidodecarbono,responsabledelasburbujas.

En cuanto introducimos la masa de pan en el horno, la levadura muere comoconsecuencia de las altas temperaturas, y el alcohol se evapora, pero en cambio elalmidón de la harina comienza a gelatinizar, es decir, a formar una estructuradiferente a la original en la que es capaz de atrapar el agua de la masa. En este


proceso también interviene el gluten, que se pega al almidón creando una red queevitaquelasburbujasseescapendelamasa.Amedidaquelatemperaturaaumentayel pan continúa en el horno, empieza a dorarse.Este cambio paulatino de color esdebidoalareaccióndeMaillardentrelosglúcidosylosaminoácidosdelaharina.

Cuando hacemos un bizcocho tienen lugar reacciones similares. Un bizcochotradicional lleva harina, levadura química, azúcar y huevo, y en ocasiones tambiénlecheoyogur,asíquelaquímicaqueencierraelhorneadodeunbizcochoessimilaraladelhorneadodelpan,peroconunaporteextradeglúcidosyaminoácidospresentesenelhuevoque favorecen la reaccióndeMaillard.También sueleañadírselealgúnaporte de grasa en forma de mantequilla o aceite, que protege al bizcocho de lapérdida progresiva de agua, lo que evita que se endurezca —ingrediente que noutilizamosenelpanyexplicaquesepongadurodeundíaparaotro—.Otro trucoquegarantizalaesponjosidaddelbizcochoesañadirunmedioácidoparaquetodalalevaduraquímica reaccioneydesprendamayor cantidaddeburbujasdedióxidodecarbono.Paraellopodemosañadirzumodenaranjaodelimónalamezcla,yaquecontienenácidocítrico.

YOGURES

Otrodelosalimentosquesolíaprepararconmiabuelaeranlosyogures.Ellasiempreinsistíaenloimportantequeeratomarleche;afirmabaqueeraunodelosalimentosmáscompletosyqueloslácteos,encualquieradesusformas,nuncapodíanfaltarennuestradieta.Yteníatodalarazón.

Parahaceryogurcalentábamoslevementeunlitrodelechefrescaopasteurizada,peronuncaUHT,hastaquealmeterundedodentrolanotásemoscaliente,perosinllegar a quemarnos.En realidad la leche tenía que estar a 40°C, pero nosotros nousábamos termómetro y el método del dedo era infalible. Después añadíamos unyogur natural, o bien comprado en el supermercado o bien de los que hubiésemoshechoanteriormente,ylodisolvíamosenlaleche.Acontinuaciónvertíamoslalecheenvasitosdevidrioylosdejábamostodalanochearesguardoenunayogurtera,queen realidades sólouna tarteracon termostato.Aldía siguiente losyoguresestabanlistos.

En la elaboración del yogur también se producen una serie de reaccionesquímicas.Laclaveestáenelhechodemezclar la lecheconotroyogur,yaque lasbacteriasqueéstecontieneseránnecesariasparatransformarlalecheenmásyogur.Labacteriacausantedelafermentaciónlácticafuedescubiertaen1903poreldoctorbúlgaroStamenGrigoroff,quienpublicóypresentósutrabajocientíficodedicadoalyoguranteelInstitutoPasteurdeParís.Ensuhonor,lanuevabacteriadescubiertafuellamada inicialmente Bacterium bulgaricum Grigoroff, aunque después pasó adenominarse Lactobacillus bulgaricus. Estas bacterias presentes en el yogur, que


suelen ser Streptococcus thermophilus o del género Lactobacillus, se encargan dedegradarlalactosapresenteenlalecheyconvertirlaenácidoláctico.Elácidolácticoes el responsable del aumento de la acidez del yogur y también actúa comoconservante delmismo.Este aumento de la acidez provoca que las proteínas de lalecheprecipiten formandoungel,ydeahíelorigende lacaracterística texturadelyogur.

Lasproteínasdelalechesondedostipos:el80%soncaseínasyel20%restanteson seroproteínas. Las caseínas están formadas por un conglomerado de variasproteínasqueestánpresentesenlaleche.Estoesparecidoaloquesucedíaalhacermayonesa:lascaseínastienenunaparteapolaryotrapolar,asíqueseorganizanenpequeñísimasburbujasdejandoencontactoconelagualapartepolarymanteniendoaresguardolaparteapolar.Aestadisposiciónselellamamicelas.Estasmicelassonmuy inestables, y un aumento de la acidez hace que dejen de ser solubles yprecipiten,sevayanalfondo.Estoesprecisamenteloqueocurrecuandolalactosasedegradaaácidoláctico,quelalechesevuelveácidaylacaseínaprecipita.

LarazóndequetengamosqueutilizarlechefrescaopasteurizadaynoUHT,esqueeltratamientoUHTdelalecheesunprocesomáslargoydeelevadatemperaturaque provoca que otra proteína de la leche de la familia de las seroproteínas, lalactoglobulina,recubraalacaseínaprotegiéndoladeloscambiodeacidez.

Igual que cuando hacemos pan, también podemos utilizar otras sustancias que,aunquenoseanlevaduras,tienenunefectosimilar.Siañadimoszumodelimón,ricoen ácido cítrico, o vinagre, que es esencialmente ácido acético, sobre la leche,también provocaremos la rotura de las micelas de caseína, y por tanto suprecipitación. El resultado es similar al yogur, aunque la lactosa no se hayadegradado a ácido láctico, pero comercialmente no lo podemos llamar yogur si nohemosutilizadoLactobacillusensuelaboración.

Unadelasprincipalesventajasdelyogurtradicionalesquepuedeserconsumidopor las personas intolerantes a la lactosa. Estas personas padecen un déficit deproducción de la enzima lactasa, la encargada de romper la lactosa en sus dosmonosacáridos—glucosaygalactosa—paraqueéstospuedanserabsorbidosporelintestino.Cuando se padece intolerancia esta rotura no tiene lugar, lo que provocaunamolestasintomatología.Otragrandesventajaparalaspersonasquepadecenestaintolerancia es que los lácteos son una fuente de calcio idónea que, al contenervitaminaD,favorecensubioasimilación.

Como ya hemos comentado anteriormente, los yogures caseros son aptos paraintolerantes a la lactosa, puesto que ésta ha sido degradada a ácido láctico por lasbacterias, pero losque adquirimosenun supermercadono tienenporqué serlo, yaquemuchasveces llevanañadida lactosacomoedulcoranteo lecheenpolvocomoespesante,yenesecasosíquecontienenlactosa.


DATOCURIOSO

El biólogo Iliá Méchnikov, a principios del siglo XX, intrigado por lalongevidaddeloscampesinosbúlgaros,estudiósudietaalimenticiayllegóalaconclusióndequeelgranconsumodeyogurera,enparte,elresponsabledesualta esperanza de vida. Convencido de que los Lactobacillus mejoraban lafloraintestinalyeranesencialesparaunabuenasalud,MéchnikovpopularizóelyogurportodaEuropa.

Las teorías de Méchnikov también llegaron a España. El documento másantiguoqueacreditalaventadeyoguresennuestropaísseremontaa1911,aun anuncio publicitario de un periódico de Barcelona. Pero hasta supopularización, en la década de 1960, en muchos lugares de España losyoguressólopodíanadquirirseenfarmacias.

COCIDOGALLEGO

Unodelosplatosmástradicionalesdelacocinagallegaquemiabuelameenseñóahacer es el cocido. El primer paso para hacer un buen cocido comienza el díaanterior:hayqueescaldarlaverduraydejarenremojolashabas,losgarbanzosylosproductosensalazón,comoel jarrete, el lacón, lacostilla, elmorroo lasorejasdecerdo.

Aunquemiabuelahacíatodosesospasosportradiciónynohabríasabidodarlesunaexplicacióncientífica,lociertoesquesetratadeauténticosprocesosquímicos.

Con el escaldado de la verdura —que consiste en introducirla, previamentelavada, en agua hirviendo durante cinco minutos, y a continuación enfriarlarápidamentebajoelchorrodeaguafríaparacortarlacocción—,ademásdelimpiarla,conseguimos por un lado inhibir las reacciones enzimáticas indeseables (pordestruccióntérmicadelasenzimaspresentesenellaqueenotrocasodaríanlugaraaromas,saboresocoloracionesextrañasycausaríanlapérdidadevitaminaC),yporotro,estabilizarelcolorverdeporactivacióndelasclorofilas,fortalecerlatexturadela verdura por la activación de la pectinmetilesterasa (una enzima que cataliza laconversión de la pectina en ácidos pectínicos que interactúan con el calcioaumentandolarigidezdelaestructura)ydisminuireltiempodecoccióndelproductofinal.Si aldía siguientedecidiésemosnohaceresecocido,almenos tendríamos laverduralistaparasercongelada.

Porotro lado,cuandodejamoslosgarbanzoso lashabasenremojoparaquesehidraten,tienelugarunprocesoquesedenominaósmosisporelcualelagua,queeneste caso es el disolvente, se difunde a través de las paredes celulares de las


legumbresyentraensuscélulas.Alsersemipermeables,lasparedescelularesdejanpasar el agua, pero no otras sustancias que pueden estar disueltas en ella. Esteproceso se produce espontáneamente en la naturaleza, ya que la proporción dedisolvente y sustancias disueltas entre dos compartimientos separados por unamembranasemipermeabletiendesiempreaequilibrarse.

El desalado de los productos en salazón es una operación que se denominaextracciónsólido-líquidoenlaquesetransfierenprincipalmente,delacarnesaladaalaguadedesalado,losionesdelasal,elcatiónsodioyelanióncloruro.Además,estapérdida de sal implica disolver parte del sistemamuscular de la carne, por lo que,además,setransfierenproteínassolublesalagua.

Elmismodíaquesequierecomerelcocidocontinúanlosprocesosquímicos.Sellenadeagualaollaapresiónpordebajodelamitadyseañadenenfríolashabasylacarnedesalada.Secierralaollayseponealfuegohastaquehierva.Elaguahiervealos100°C,perocomosetratadeunaollaapresión,enestecasoherviráporencimadeesatemperatura.

Unavezqueelaguahayaempezadoahervir,bajamoselfuegoyesperamosaquelaollapierdapresión.Esentoncescuandointroducimoslosgarbanzos,laverdurayelchorizoydejamoshervirdurantemediahora.Mientrashierve,todosloscompuestossolubles en agua irán disolviéndose, así que vuelve a tratarse de un proceso deextracción. Amedida que la temperatura va aumentando, también las grasas de lacarnesevandesprendiendo,perocomolagrasanoessolubleenelaguayademásesmenosdensa, pasa aocupar laparte superior formandounacapa inmiscible conelrestodelagua.

Transcurridamediahora sevuelveabajar el fuegoy sedejaque laollapierdapresiónhasta que se puedavolver a abrir.En esemomento añadimos las patatas ycorregimoselpuntodesal.Dejamoshervirdurantemediahoramásyelcocidoestarálisto.

El almidón, componente principal de las patatas, es un glúcido formado por launióndedosmonosacáridos:laamilosaylaamilopectina.Enelprocesodecoccióndelapatataéstasehidrataylosgránulosdealmidónaumentandetamañounascienveces respecto a su tamaño inicial. Con el calor se rompe el ordenamiento de lasmoléculasdeamilosayamilopectinadelgránuloypequeñasmoléculasdeamilosaseescapan del interior. Éstas forman una especie de red que atrapa lasmoléculas deaguaylosgránulosdealmidónformandounapastaviscosaquedacomoresultadolatextura que adquiere la patata cocida. Este proceso químico es una gelatinización,igualqueocurríaconelpan.

Cuandohacemosuncocidoobservamosquelacarnenoseoscurececomocuandolaasamosolafreímos.EstoesdebidoaquelareaccióndeMaillardnotienelugar,yaqueparaqueéstaseproduzcalatemperaturatendríaquealcanzarlos200°C,yenuncocidoapenassuperalos100°Cdelpuntodeebullicióndelagua.

Si dejamos enfriar el cocido hasta que alcance la temperatura ambiente,


observaremos otro proceso químico, y es que toda el agua del cocido adquirirá laconsistenciadeunagelatina.Estoesdebidoalcolágeno.Elcolágenoesunaproteínaqueseencargadedarfirmezaalapielyseencuentraenabundanciaenloscartílagosy los huesos, así que, si hemos usado lacón con hueso, morro u oreja, habremosintroducidounagrancantidaddecolágenoenelcocido,ycomoésteessoluble,habrápasadoal agua.Cuandoel colágeno se enfría es capazde formarun entramadoenformaderedqueeselresponsabledelaaparienciagelatinosadelcaldo.Unavezquevolvamosacalentarelcocido,eseentramadodejarádeserestableyrecuperaremoselcaldolíquido.

Unsabrosocaldogallegoque, comovemos, escondemuchamásquímicade laquemiabuelanisiquierapodíallegaraimaginar.

MERENGUESALHORNO

Uno de los postresmás habituales ymás rápidos de hacer, con los quemi abuelaconseguíaendulzarlosdomingosporlatarde,sonlosmerenguesalhorno.Contodoslos procesos químicos que ya hemos repasado, entender cómo se forma estemerenguevaasermuysencillo.

Paraelaborarmerenguesloúnicoquenecesitamosesclaradehuevoyazúcar.Laclaradehuevoesunadisolucióndeproteínaovoalbúminaenagua, juntoconotrasproteínasminoritarias.Estaproteínatieneunaestructuratridimensionalquesedaentodaslasproteínasdeunamanerauotrayqueesfundamentalparaelfuncionamientode lasproteínas,porquede suestructuradepende la funciónquedesempeñanenelorganismo.Existen varias formasde deshacer esta estructura de las proteínas, bienporaccióndecalor,bienporagitación.Cuandolasproteínaspierdensuestructura,sedicequesedesnaturalizanyseconviertenensustanciasamorfas,sinordeninterno,tantoquenilaluzescapazdeatravesarlas.Poresemotivocuandobatimosunhuevoocuandolocalentamos,laclarasevavolviendoblanca,opacaalaluz.

Lo primero que hacemos para preparar un merengue es batir la clara de loshuevos hasta que ésta se desnaturalice, es decir que los enlaces quemantienen suestructura tridimensional se rompan. Si seguimos batiendo, estas proteínasdesnaturalizadascomenzaránacoagular,aformarnuevosagregadosdeproteínasconunanuevaestructuraqueescapazdealmacenaraireensu interior.Unavezquesehaya formado una espuma consistente, lo que llamamos poner a punto de nieve,podemos añadir el azúcar, que se disolverá y ayudará a fortalecer la estructura delcoagulado evitando que la espuma se desinfle. Si en lugar de azúcar empleásemosalmíbar,unadisoluciónsaturadadeazúcarenagua,obtendríamoselmerenguedelastartas frías, también llamado merengue italiano. Si horneamos este merengue,produciremosdosreacciones:porunladolacaramelizacióndelazúcar,responsablede lacostradelmerengue,yporotro lado la reacciónentre losaminoácidosde las


proteínasdelhuevoconelazúcar,layafamosareaccióndeMaillard,responsabledequeelmerengueamarilleeyadquieraunsabormásintenso.

Sinserconsciente, laquímicarodeabaamiabuela, todoslosdíaspasabavariashorasensulaboratoriodecasa,creando,experimentando,utilizandosartenesycazosenlugardematracesdelaboratorio.Ellanopodíadesleírunpolvoamarillentosobrelalecheparahacerunflan,sinoqueteníaqueencargarlosmejoreshuevos.Nopodíautilizargarbanzosdebote, sinodejarlosenaguadesde lanocheanteriorycocerlosellamisma.Paraellacocinarimplicabadedicarsutiempoyamoralosdemás.

Ellame enseñó todo lo que sabía, delegó enmí para que todo siguiese siendoigual, aunque ella ya no pudiese hacerlo. Yo le pondría otros nombres y veríamoléculasencadaingrediente,peroelresultadoseguiríasiendoelmismo.Lalecciónqueaprendídeellaesque,aunquesepatodasesascosas,esaintimidadquímicadelosalimentos,lofundamentalenlacocina,comodecualquiercosaenlavida,esponeramorenella.

Adíadehoy,aunquemiabuelanoesté,cadavezquepreparoalgoespecialparami familia en realidad lo preparo con ella. Utilizo sus palabras y sus modos, lostrucosqueellameenseñóyquenilaquímicapuedeexplicar.Medejósusrecetasenherencia, su día a día enmi día a día. Semarchó y lo dejó todo inundado con subondad.


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AMODODECIERRE

Laquímicaeselparadigmadelacienciaquebuscaelorden,laqueagrupaelementosytiposdeenlaces,laquesemaravillaconloscristales,seinquietaantelosfluidosyestudia,conserenidad,lastransformacionesdelamateria.Eslacienciaquepersiguesofisticadas teoríasqueaúnantodas laspropiedadesdelamateriaydesuscambiosconeldeseodequelascosas,apesardelcaos,senosrevelendiscretasyelegantes.

La química es una forma de entender la realidad, de cuestionar cómo son lascosas, de afrontarlas siguiendo unos procedimientos hasta la fecha incontestables,desprovistosdearguciasdiletantesyvaguedades,pueslaquímicaescienciabásicaycomotal,esprudente.Nodarespuestassinohallegadoaellas.Noespretenciosaensusquehaceresniensusconclusiones:describelarealidadqueconoce,perorehúyede sus porqués más profundos. La química, como cualquier ciencia, no está enposesióndelaVerdad,enmayúsculas,perotampocolabusca.Noeselcometidodelacienciallegararesolverlascuestionesvitales,apesardequeesascuestioneshayansido la inspiracióny la finalidadoriginal de la ciencia.Laquímica es unmododeadquiriryconstruirconocimiento.

Gracias a la química he podido apreciar el alma de las cosas, más allá de suapariencia,encontrarbellezatantoenlocotidianocomoenloexuberante.Yesquelaquímicamehaconvertidoenunaexploradoraincansable,meanimaaadentrarmeenlossenderosquetodavíanohetransitado,mepermitedescubrirnuevosmaticesenlascallesporlasquecaminocadadíaypreservamiasombropárvuloapesardetodoloquelleveandado.

La química me ha servido para apreciar los materiales, para leer el códigosilenciosodesuspropiedades,paraentendersupasoporlahistoria.Haampliadomihorizonte de conocimiento, lo ha diversificado, pues la química está presente encualquier disciplina, desde las propiamente científicas hasta las humanísticas. LaquímicaesCultura.

Todos esos conocimientos, una vez integrados en nuestra vida cotidiana, nosconvierten en personas capaces, libres de elegir, con el poder de tomar decisionesjustas e íntegras. El conocimiento es lo que nos protege del engaño, lo que nospermitesortearunmayornúmerodeerrores, loquenosfacilitaeldíaadía, loquenoshacefelices,libresyresponsables.

Laquímicanospermite avanzar e ir construyendo lahistoria conpasos firmes,sobreunterrenobiencimentado.Graciasaellaseguimosprosperando,hemosganadocalidad de vida, confianza, seguridad y nos hemos responsabilizado de la


salvaguardiadelmedioambiente.Laquímicaesvidayprogreso.Cuantosmásconocimientosdequímicaaprendo,máslibre,afortunadaeintensa

siento mi existencia, más inapelable y más feroz. Esta exploración es para mí unincansablepaseoaladerivaenelqueheaprendidoaverbellezaencadaunodesusrecodos.Heaprendidoque labúsquedade sentido esvoluntad, queno es fin, sinoderiva.Ylaciencia,a lolargodeesepaseo,meliberadeloszapatosymepermitesentircómomispiesdescalzossehundenenlatierra.


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BIBLIOGRAFÍA

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DEBORAHGARCÍA BELLO (A Coruña, 1984) es licenciada en Química por laUniversidade da Coruña, divulgadora científica profesional y autora del premiadoblog«dimetilsulfuro.es».Actualmentecompaginaladivulgaciónconladocenciaensecundaria y formación profesional. Es autora deTodo es cuestión de química, denumerosasantologíaspoéticasydellibroMegalomanía.


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Todo es cuestión de química · el porqué de las formas, los colores, los cambios, la razón...

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