La trucha alcalina

Ya estaban avisados los lectores de este sitio que el nuevo año 2109 ha sido declarado Año Internacional de la Tabla Periódica de los elementos químicos. Así que nada mejor para inaugurar las entradas de este 2019 que hacerlo con cosas relacionadas con uno de esos elementos: el sodio. Lo que me hace rebobinar hasta principios de los setenta, cuando uno era un imberbe estudiante de Química en la Universidad de Zaragoza. En ese tiempo, una "travesura" bastante habitual entre los estudiantes era distraer un pequeño trozo de sodio de alguno de los laboratorios de prácticas y echarlo en uno de los estanques situados frente a la entrada de la Facultad de Ciencias. Al entrar en contacto con agua, la reacción del sodio con la misma es inmediata y, lo que ocurre, ha llamado la atención de generaciones de químicos en ciernes, que no lo suelen olvidar nunca.

Como le pasó al famoso neurólogo Oliver Sacks. En su libro El tío Tungsteno, varias veces citado en este Blog, menciona cómo siendo aún un niño consiguió, en una droguería de su ciudad, casi un kilo de sodio (en Hernani, mis amigos y yo también teníamos un droguero solidario con nuestros experimentos). Con el sodio como un tesoro se fue con dos amigos a los estanques de Highgate, al Norte de Londres, y desde lo alto de uno de los puentes que los cruzan, arrojaron un buen pedazo del metal al agua. "Al instante se incendió y se puso a dar vueltas a toda velocidad sobre la superficie del agua como un meteorito enloquecido, con una enorme llama amarilla en la parte superior. ¡Estábamos eufóricos. Eso sí era química, y de la buena!".

A los estudiantes se les enseña que la explosión resultante se produce porque la reacción entre el sodio y el agua da lugar a hidróxido sódico, hidrógeno gas y una gran cantidad de calor, que es capaz de generar vapor de agua con el agua líquida de los alrededores y la ignición del hidrógeno, que arde gracias al oxígeno del aire. Pero siempre ha habido incógnitas sobre la extremada rapidez a la que se desarrolla el proceso, porque ello implicaría un íntimo y continuo contacto del sodio con el agua, algo complicado pues la propia formación del hidrógeno y del vapor de agua tendría que impedir un continuo flujo de agua hacia el sodio, lo que debería ir haciendo el proceso más lento en lugar de muy rápido y explosivo.

El verdadero desencadenante del fenómeno no se comprendió bien hasta que, en 2015, un equipo de investigadores checos y alemanes [Nature Chemistry 7, 250–254 (2015)] utilizaran cámaras de vídeo de alta velocidad y simulaciones por ordenador para comprender lo que ocurre durante los primeros milisegundos del proceso. Sus resultados indican que la reacción explosiva se activa por una liberación casi inmediata de electrones desde el sodio, justo cuando contacta con el agua, lo que da lugar a la formación de iones sodio cargados positivamente, que se repelen fuertemente entre sí, provocando la llamada explosión de Coulomb, que genera múltiples puntas de metal en la zona externa del metal, lo que aumenta considerablemente su superficie y facilita la reacción, lo que explica su rápida propagación y el comportamiento explosivo.

Al hilo de la peligrosidad de la reacción entre el sodio y el agua, en un artículo del 16 de diciembre pasado, Craig Bettenhausen del Chemical Engineering News, preguntaba en su titular qué se puede hacer con muchas toneladas de sodio, lo que le permitía contar dos cortas pero interesantes historias. Yo solo voy a hacer mención a la segunda. En 1947, y como consecuencia del fin de la segunda guerra mundial, el ejército americano se encontró con un sobrante de nueve toneladas de sodio metálico con las que no sabía qué hacer. Y tras considerar una serie de posibilidades, decidió llevarlas en camiones hasta las zonas elevadas que delimitan el Lago Lenore en el Estado de Washington y tirarlas al mismo. Hay incluso un vídeo (de no muy buena calidad) que muestra esas operaciones y se ve la instantaneidad de las explosiones y las columnas de vapor de agua que se generan.

Ya sé lo que estaréis pensado sobre los militares americanos ante lo que parece un auténtico despropósito. Y, en principio, no os falta razón. Teniendo en cuenta el volumen de agua habitual de ese lago, si su pH antes de la operación militar fuera cercano a la neutralidad (7), las nueve toneladas darían lugar a que el pH se elevara hasta 9 y, consiguientemente, ello tendría inmediatas repercusiones en los seres vivos que poblaran el lago en el momento de la operación. Pues va a ser que no. Los militares habían elegido el Lago Lenora porque estaba documentado que el valor medio del pH de ese lago era un cifra bastante alcalina (9,9), así que los cálculos les indicaban que, incluso el verter las nueve toneladas de sodio, ello no iba a suponer una variación sustancial de ese pH, más allá de los cambios naturales que en diferentes épocas del año se dan en el propio lago.

Pero, ¿a qué viene lo de la trucha en el título de esta entrada?. Pues resulta que hay un tipo especial de esta especie, la trucha degollada de Lahontan que, además de ser el símbolo del Estado de Nevada, puede tolerar sin problemas aguas de semejante alcalinidad. Así que, a mediados de los ochenta, el Departamento de Pesca y Fauna Silvestre del Estado de Washington decidió poblar las aguas del Lago Lenora con esta especie. Desde entonces se ha convertido en un sitio muy visitado por los pescadores de la zona. Por otro lado, la trucha en cuestión es un activo depredador de insectos, anfibios y de otros pequeños peces que también aguantan el medio alcalino, lo que le hace jugar un activo papel en un ecosistema tan especial.

Y pienso, aunque Craig no lo diga, que habrá mas de un pescador que andará por allí, caña en ristre, por aquello de la dieta alcalina.....