Calentadores químicos

Hace ya casi diez años decidí, un poco por libre, proponer a mis estudiantes de primer año de Química el que buscaran temáticas relacionadas con ella que les llamaran la atención o les preocuparan. La idea, que no era mía sino copiada, buscaba que trabajaran sobre esos temas y que, posteriormente, los presentaran en público ante estudiantes y profesores de mi Facultad, en forma de breves comunicaciones o sesiones de posters. La propuesta cayó bien entre la muchachada y la verdad es que se apuntaron temas muy interesantes. Desde la edad de la Sábana Santa, medida por isótopos de carbono, a las causas de los accidentes provocados en los buzos en el proceso de descompresión. Además de otros muchos. Y un trío de chicas, listas como el hambre, me propusieron hablar de calentadores químicos. Dos de ellas eran esquiadoras desde pequeñas y estaban acostumbradas a llevar en los bolsillos de su equipamiento unos dispositivos en forma de bolsitas para calentarse las manos en ambientes gélidos.

Ahora me he acordado de ellas, porque una vez más mi espalda me ha dado una semana un poco complicada. Hasta he tenido que dejar de jugar al golf algún día, no os digo más. Ante la "magnitud" del problema, mi cuñadísima (el título es por ser bilbaína consorte) me propuso una solución terapéutica consistente en una suave faja como la que veis en la imagen que, según la propaganda, te mantiene la espalda calentita con el consiguiente alivio, sin necesidad de usar las tradicionales mantas eléctricas ni recurrir a fármacos. Y ese dispositivo tiene mucho que ver con lo que mis estudiantes Maite, Miren y Naroa, contaron en la sesión de pósters de un día de primavera de 2015.

Las celdas que se ven en la imagen, embutidas en la faja blanca contienen una serie de ingredientes que, según la marca fabricante de la que yo compré, contienen una mezcla de virutas de hierro, algo de sal común, otra sal denominada tiosulfato sódico, un polímero de ácido acrílico, parecido a lo que se emplea en pañales y compresas (que retiene algo de agua) y un poco de carbón pulverizado (carbón activo). Estas fajas vienen dentro de una bolsas estancas de aluminio y plástico que impiden que entren en contacto con el oxígeno del aire.

Lo que ocurre cuando se abre una de esas bolsas estancas, estuvo muy bien explicado por mis alumnas en su póster. Pero claro, su auditorio eran profes y estudiantes de Química, cosa que no es el caso aquí. De forma mas sencilla diremos que cuando sacamos la faja de la bolsa y nos la ponemos en el cuerpo, las virutas de hierro reaccionan con el oxígeno del aire y el agua presente en el poliácido acrílico.  Y al mismo tiempo, en ese proceso, se genera calor (es un proceso exotérmico decimos los químicos). La sal común (cloruro sódico) es un catalizador de esa reacción. Su presencia en mayor o menos proporción hace que el proceso vaya más rápido o más lento, de forma que la generación de calor también sea más o menos rápida. Ello tiene que ver con la temperatura máxima que alcanzan las celdas y el tiempo que se mantiene calientes. En las que yo me compré, la sensación de calor no es muy intensa y duró un tiempo de unas 8 o 9 horas. Con cantidades mayores de sal, la temperatura será más elevada pero el tiempo con la sensación de llevar algo caliente en la espalda disminuirá.

El carbón y el tiosulfato tienen otras misiones en el interior de las bolsas, pero sería algo tedioso de explicar para los no iniciados en Química. El caso es que, al final, harto de no perseguir bolas blancas en una alfombra verde y sin mascarilla, me armé un día con mi liviana faja y me fui a mi club. No alteraba mi delicado swing y me mantenía la espalda calentita. Pero también os tengo que decir que, al quitármela y esperar un rato, la sensación de alivio desapareció enseguida. No a las 8 horas siguientes, que era lo que decía el envase.

Así que tuve que recurrir a otra propuesta química, en forma de un conocido antiinflamatorio, para acabar con el episodio en un par de días.

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Ciencia, Cocina y Órbita Laika

Como ya he manifestado más de una vez en este Blog, soy consciente que muchos de mis seguidores más veteranos no están muy al loro de lo que se cuece en las redes sociales tipo Twitter o Facebook. Es por eso que, quizás, no se hayan enterando de la que se está organizando para la noche de este domingo, 7 de diciembre, a las 23 horas en la 2 de TVE. Se estrena un programa de ciencia, humor y escepticismo que responde al título de Órbita Laika. Si quereis más detalles de lo que ahí se va a ventilar podéis ir a esta página de la propia TVE.

Pero en esta salsa también ha estado metido vuestro Búho aunque, como siempre, de forma discreta. No me quedó otra opción que aceptar el reto de mi antiguo Rector, Iñako Pérez Iglesias, Director de la Cátedra de Cultura Científica de la UPV/EHU. Cuando uno mantiene una buena relación con uno de sus ex-Rectores y éste le pide colaboración, no queda sino cuadrarse y empezar a trabajar (no vaya a ser Rector otra vez, que todo puede pasar en este mundillo). Así que acabé entre las bambalinas de una de las secciones de Órbita Laika (cortita pero intensa), en la que intervienen dos buenos amigos, dos auténticos fenómenos (nada de cracks, eso para los yankis), Xabi Gutiérrez, del Restaurante Arzak, del que varias veces os he hablado aquí, y José Manuel (Jose para los amigos) López Nicolás, un profesor de Bioquímica de la Universidad de Murcia, del que he hablado menos pero sólo porque hace menos que le conozco.

No tengo detalles del resto de secciones, pero con ésta os vais a divertir. Como nos divertimos los dos protagonistas, el guionista del programa, el productor, los técnicos de la grabación, Lola (la chica de Xabi), Pablo (un joven cocinero de Arzak) y un servidor, al grabar,  en los altos de Miramón (Donosti), los doce episodios que, semanalmente, se irán ofreciendo. Si quereis ver, en primicia y antes del domingo, uno de los vídeos (2 minutos cuarenta segundos) no teneis más que pinchar aquí.

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Un cromatógrafo por nariz

James Lovelock, autor de la hipótesis Gaia, y la bióloga Rachel Carson, autora del libro "La primavera silenciosa" (publicado en 1962), son considerados por muchos como los padres del ecologismo imperante. La historia de esa paternidad arranca con el debate en Estados Unidos, a principios de los sesenta, sobre los efectos del DDT, el insecticida cuya producción se triplicó entre los años 1953 y 1959. La Carson murió joven, víctima de cáncer, sin poder paladear la influencia de sus tesis. Lovelock, por su parte, se ha convertido en un abuelo gruñón, pronuclear y, más recientemente, con un toque negacionista sobre el cambio climático. Pero en esta entrada no nos vamos a meter en esos complicados jardines, prefiriendo resaltar la figura de Lovelock como la del inventor del llamado detector de captura electrónica (ECD), un dispositivo que revolucionó los niveles de detección de sustancias químicas, mediante una técnica que ha pasado a ser un clásico en los laboratorios de Química, la cromatografía de gases (GC en la prepotente terminología anglosajona).

En esa técnica, una muestra minúscula de una mezcla de gases o vapores se introduce en una corriente continua de un gas que actúa meramente como portador (helio, nitrógeno). El conjunto se hace pasar por una delgada columna metálica, rellena de un material capaz de interactuar con los componentes de la mezcla de forma diferenciada. Como consecuencia de ello, sustancias con estructuras químicas dispares interaccionan de forma diferente con el relleno de la columna, "entreteniéndose" más o menos tiempo en su interior y saliendo al exterior a diferentes tiempos, donde el detector ECD es capaz de dar un aviso de su salida y cuantificar las proporciones de esos componentes en la mezcla. Con lo que, contándolo de forma sencilla, podemos saber cuantos componentes hay en la mezcla y en qué cantidades relativas se encuentran dichos componentes. Eso se traduce en un diagrama que se llama cromatograma y cuya pinta podeis ver sin más que buscar chromatogram en Google.

Lovelock entró en contacto con la técnica cromatográfica en el verano de 1951, cuando unos colegas del londinense National Institute of Medical Research (NIMR) introdujeron la GC en el Instituto, como consecuencia de su creciente fama en los medios analíticos. La técnica estaba siendo fundamental para la incipiente industria petroquímica, que necesitaba una técnica rápida de separación y detección de las complejas mezclas existentes en sus líneas de producción. También había interesado a bioquímicos y analíticos, como posibilidad de separar productos similares en cantidades muy pequeñas. Y, de hecho, ese era el problema que preocupaba a Lovelock, interesado en los efectos de la criogenización de tejidos y fluidos vitales y, más concretamente, en cómo evolucionaban en esa situación los ácidos grasos de los lípidos constituyentes de las membranas celulares. Lo que implicaba medir pequeñas variaciones de concentración de esas sustancias, dado el tamaño de las muestras de tejidos de animales empleadas en el laboratorio. Aunque desde los colegas del NIMR se le hizo llegar el clásico consejo de los que nos hemos dedicado a caracterizar sustancias y materiales, "no me vengas con muestras tan pequeñas, procura tener más cantidad acumulando experimentos", alguien le sugirió que, para alcanzar sus fines, quizás fuera mejor desarrollar un detector más sensible que el empleado en cromatografía hasta entonces. Y lo consiguió.

Desde el invento de Lovelock, la sensibilidad de los detectores ECD ha evolucionado y, actualmente, ronda las 10 ppc (partes por cuatrillón) o, lo que es igual, es capaz de detectar un miligramo de una sustancia química concreta en cien mil toneladas de una muestra compleja. Lo que quiere decir que, en el plazo de unas cinco décadas, hemos alcanzado sensibilidades a pesticidas y otros productos químicos cien millones de veces mayores que las que tenía el primer detector de Lovelock, que andaba por la parte por millón (ppm).

La cromatografía de gases ha permitido resolver muchos y muy intrincados problemas. Se pueden aducir cosas muy sofisticadas, pero también nos podemos quedar en algo tan prosaico como el sabor a corcho de algunos vinos. Tradicionalmente, el efecto se ha asociado a una mala conservación del mismo en sitios expuestos a la luz, cambios bruscos de temperatura, incorrecta colocación, etc., pero esas no son sino condiciones asociadas a la aparición del verdadero problema. Como siempre que tiene que ver con sabores u olores, en el origen hay una sustancia química. En un principio, se propusieron como culpables de ese problema olfativo y gustativo compuestos como el 1-octen-3-ona,1-octen-3-ol o el 2-metil isoborneol (MIB). A medida que se fueron afinando las técnicas de detección y análisis de compuestos minoritarios en vinos (con la GC en primera línea), se incluyeron otros posibles culpables, como el 2,4,6-tricloroanisol (TCA), que hoy en día se tiene como la principal causa del gusto a corcho en vinos.

Olores y aromas son una parte importante de nuestra sofisticada vida moderna, en ambientes como la cosmética, la cocina tecno-emocional (molecular, o como se llame), los alimentos industriales, etc. ¿Por qué?. Porque nuestra nariz es un cromatógrafo perfecto, capaz de inducir al cerebro sensaciones agradables (o desagradables), gracias a su capacidad para detectar determinados compuestos volátiles en cantidades que se encuentran próximas a las que detecta un verdadero cromatógrafo. Por ejemplo, el característico y apetecible olor a determinadas setas y hongos, debido al 1-octen-3-ol arriba mencionado, puede ser detectado por nuestra nariz a concentraciones del orden de 3 ppt, trescientas veces más altas que las detectables por un sofisticado cromatógrafo de miles y miles de euros. Pero la comparativa anterior no debe inducir a error en detrimento de nuestra nariz y sus capacidades. Una parte por trillón (ppt) sigue siendo algo minúsculo e implica "encontrar" un miligramo de una sustancia en un millar de toneladas de una mezcla compleja.

Sin embargo, hay una diferencia fundamental entre una nariz y un cromatógrafo. La respuesta de éste último es puramente cuantitativa y si dos moléculas se encuentran en concentraciones muy diferentes aparecerán en el cromatograma dos picos de alturas muy diferentes y proporcionales a las cantidades. En la nariz, la cosa cambia. Por ejemplo, la rotundona, una molécula que da su aroma característico a la pimienta negra, y que también juega su papel en el aroma de vinos provenientes de la variedad de uva conocida como shiraz, es para la nariz humana, a igual concentración, varios cientos de veces más intensa que la vanillina, la molécula que proporciona el aroma característico a la vainilla y que también se encuentra en whisky escocés envejecido en madera.

Estas diferentes características a la hora de la detección de una determinada molécula, han dado lugar a una curiosa simbiosis entre hombre y máquina, la llamada cromatografía de gases/olfatometría, en la que el cromatógrafo hace la separación de los compuestos contenidos en una muestra y una nariz humana, colocada a la salida de la columna (ver la foto que ilustra el post), trata de identificar sustancias que, aunque sean minoritarias en la muestra en cuestión, pueden ser relevantes a la hora de proporcionar a la mezcla en estudio sus características organolépticas. Porque, en muchos de los aromas complejos que nos atraen en la naturaleza, o en un perfume generado por el hombre,  la clave no está siempre en la concentración.

Claro que esa inusual combinación tiene sus inconvenientes, ya que cada nariz humana es diferente de la del vecino y sus sensores olfativos también. Lo que introduce un matiz subjetivo en la detección basada en panelistas, que es como se conoce a las personas cuya nariz les da de comer a base de olfatear lo que sale de una columna cromatográfica. Por ello, los expertos en olfatometría necesitan de un entrenamiento riguroso, de cara al establecimiento de unos criterios lo más consistentes posibles a la hora de comparar los resultados proporcionados por narices distintas.

Pero la técnica está más que consolidada y ha permitido, por ejemplo, que las grandes firmas de perfumería desarrollen esencias exclusivas, basadas en moléculas que no necesitan estar en proporciones mayoritarias dentro de la compleja mezcla que es hoy un perfume de alta gama. Ese es el caso de un aroma que tiene una larga historia: el almizcle o musk, segregado por un pequeño cérvido asiático (Moschus Moschiferus) en la piel de su abdomen. El análisis de esas secreciones revela que contiene colesterol, éteres de ácidos grasos y una pequeña proporción de una cetona, la muscona, que es la que proporciona el olor característico a almizcle. Para no andar matando cervatillos al ritmo que pudieran dictar las grandes marcas, casi toda la muscona que se utiliza es de origen sintético.

P.D. Este artículo fue publicado online el día 25 de junio en Amazings, probablemente el mayor esfuerzo conjunto de divulgación de temas científicos existente en España y cuya web os recomiendo vivamente.

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Acqua capricciosa

Me temo que mucho vamos a hablar sobre el agua en los próximos años. Da la sensación de que va a pasar a convertirse en otra sustancia química escasa, a pesar de su omnipresencia, dada su creciente demanda. Al final, acabaremos invirtiendo en agua, como quien invierte en metales preciosos. Aunque ahora, como ya os he contado alguna vez, es casi de risa ver lo que nos cuesta el agua de grifo. Mil veces menos el litro que el del agua embotellada (basta con mirar el recibo del agua), lo cual no debiera incitarnos al derroche incontenido. Pero hoy no estoy para cosas serias, que me duelen las articulaciones, la cabeza y, si localizara donde se esconde el alma, probablemente detectaría que ahí también me duele. Así que vamos a dedicar un tiempo a un par de noticias más o menos soft sobre el agua que tenía durmiendo el sueño de los justos.

En la reunión de agosto de 2010 de la American Chemical Society, un grupo de la Universidad de Liverpool presentó, con mucha pompa y boato, lo que ellos han denominado el "agua seca", un aparente contrasentido donde los haya. En realidad, y con independencia del marketing que usaron los investigadores de la ciudad de los Beatles, el asunto viene de lejos. Un material similar fué descrito ya en 1968, hay algunos trabajos franceses de principios de este siglo y el propio grupo de Liverpool ya había publicado un artículo previo en Nature en 2008.

El agua seca es una mezcla de nuestro líquido por excelencia con unas finas partículas de sílice (el mismo material de la arena), partículas que se han modificado químicamente de forma que se han convertido en hidrofóbicas, es decir, que repelen el agua. Al agitar vigorosamente agua en presencia de esas partículas, el resultado es que las gotas de agua se hacen muy pequeñas por el intenso grado de agitación y las partículas de arena recubren dichas gotas, lo que permite obtener una especie de polvo tenue que fluye de forma parecida a la propia arena.

El extraño material ha sido propuesto para una gama de aplicaciones muy ligadas al medio ambiente. Por ejemplo, para capturar y/o almacenar metano, el gas más representativo del llamado gas natural pero, también, un gas con efecto invernadero más acusado que el propio anhídrido carbónico. Un litro de metano se puede almacenar en aproximadamente 6 gramos de "agua seca". También se está estudiando su posible uso en la captura de CO2 así como en otros usos, tales como el acelerar determinadas reacciones o almacenar emulsiones.

Pero hay otra forma de agua tan extraña como la anterior. El agua deshidratada, que de alguna forma resuena como el café descafeinado. Pero el agua deshidratada es algo más chirene, que dicen mis vecinos de Bilbao. No sé si conceptuarlo como un timo o una manera de quedarse con el personal, pero un geólogo jubilado decía hace poco, en una carta al Chemical Engineering News, que él tiene constancia de tal asunto desde 1955, lo que parece indicar que resiste bien el paso del tiempo. El caso es que se puede comprar en internet en forma de cápsulas, nada menos que en Amazon. También se pueden encontrar píldoras como las que aparecen en la imagen que ilustra esta entrada y, para más inri, una empresa llamada Bernard Food Industries Ltd, la vende incluso envasada en lata, para cientos de usos como preparar martinis secos, la limpieza en seco y otras utilidades. Y, además, sin contener aditivos, colorantes ni nada de nada (No Nothing, dice al final el anuncio, resumiéndolo todo).

Una buena opción para una inocentada o un regalo de despedida de solter@ a alguien relacionado con la Química.

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En comunidades no demuestres tus habilidades

Hace más de un mes y concediéndome un grado de enciclopedismo que no tengo, una de las compañeras que habitan el despacho contiguo al mío en la Facultad, me mandaba un correo electrónico al que acompañaba dos cosas. Un anuncio de esas barritas que utilizan los pescadores como indicadores luminosos para pescar a corcho por las noches y un link a Wikipedia. Me pedía ayuda para entender la Química subyacente en esos dispositivos luminosos. Y todo parecía cuadrar en el mensaje porque el nombre comercial del dispositivo luminoso era Starlite y ese mismo nombre aparecía en el link a Wikipedia. Pero, como la vida misma, la cosa ha resultado más complicada de lo que parecía. Así que vamos por partes.

Muchos de vosotros habreis visto o incluso experimentado con estos bastones o bastoncillos luminosos. Básicamente es una especie de tubo de plástico que doblándolo en el sitio adecuado, provoca la rotura de un recipiente interno, lo que da lugar, a su vez, a la mezcla y reacción de ciertos reactivos contenidos en el interior y que, finalmente, consiguen que el bastón se ilumine, algo especialmente palpable en la oscuridad. Esa iluminación sin necesidad de corriente eléctrica normal, o pila que la sustituya, puede resultar sumamente útil en situaciones de emergencia o en variados usos militares, pero tambien para divertimento del personal, ya sea pescando, organizando un party nocturno a la americana o llevándose algun chisme de éstos a una discoteca para epatar a los colegas, aprovechando la oscuridad "natural" de los antros de perdición.

Los dispositivos anteriores están basados en ciertos procesos químicos que son capaces de liberar energía en forma de luz. Sobre ellos ya hemos hablado en detalle en otras entradas, quizás la más importante sea la dedicada a Oliver Sacks. En concreto, en el interior del bastón a iluminar debe haber al menos tres componentes o reactivos. Dos de ellos deben reaccionar y proporcionar una cierta cantidad de energía que un tercero capta para, con ella, ser capaz de emitir luz. Hay muchas patentes sobre estos dispositivos (por cierto, la mayor parte de ellas asignadas a la Armada americana). Pero una receta típica que aparece en la propia Wikipedia y otros sitios (los docentes y curiosos podeis ver aquí un vídeo sobre el proceso) es la que implica la reacción entre el agua oxigenada encerrada en una parte del bastón y separada de otra disolución que contiene difenil oxalato y un colorante fluorescente. La diferente naturaleza de éste último es el que condiciona los distintos colores, como los que se ven en la foto de la entrada.

La explicación del proceso, tipo cuento de Blancanieves, es que la reacción entre el agua oxigenada y el oxalato proporciona suficiente energía como para mover a los electrones del colorante a un estado excitado. Cuando aquellos vuelven a su estado natural, el exceso de energía se elimina en forma de una luz visible para nuestros ojitos. Pero el dispositivo en cuestión está lejos de ser un angelito ecológico. El resultado de la reacción, una vez doblado el bastón, es la obtención de fenol y de un inestable peroxiéster que, al descomponerse, produce más fenol y un compuesto cíclico que todavía contiene el enlace peróxido. Ese compuesto cíclico acaba finalmente produciendo CO2 y la cantidad de energía suficiente para excitar al colorante. Así que, dados los productos finales, no es muy adecuado montarse un party en plena naturaleza alumbrándose con estos dispositivos y dejándolos luego a su bola. Ni, como ya se ha hecho con graves consecuencias para los insensatos, romper el bastón e impregnarse la piel, o incluso beberse el contenido del mismo, en la consecución de "efectos especiales." El destino más normal es el Servicio de Urgencias más próximo.

Pero volvamos al comienzo. Espero que con lo escrito hasta ahora haya resuelto las dudas de mi colega en lo tocante a uno de estos productos que se venden para pescar de noche (de marca Starlite). Pero el link a Wikipedia al que arriba he hecho referencia resulta no tenía nada que ver con nuestros bastoncillos emisores de luz, sino con un producto casi milagroso, también de nombre Starlite. Se trata de un material cuya composición está celosamente guardada pero que parece contener, según su inventor, polímeros y copolímeros junto con cerámicas y otros aditivos inorgánicos del tipo de los boratos. El conjunto parece aguantar temperaturas de varios miles de grados sin arder y, aunque no he podido encontrarlo, debe andar por ahí un vídeo de la BBC en el que se ve como envuelven un huevo en ese material, atacan el conjunto con un soplete durante varios minutos y, al final, el huevo sigue tan pichi, demostrando también el impresionante poder aislante del "otro" Starlite. Y todo ello a pesar de que un 90% de él esté constituido por polímeros, bastante enclenques, por lo general, en lo que a resistencia al calor se refiere.

Todo muy raro. Pero parece que varios organismos de Defensa y la propia NASA anduvieron en su día en negociaciones con el inventor, Maurice Ward, un excéntrico inglés sin estudios superiores, que al final siempre se escurría. En los últimos años el producto parece haber desaparecido de los periódicos y de la propia red. ¿Un bluff?. ¿Alguien se ha quedado definitivamente con el material del siglo y lo tiene bien escondido?. Ni idea. Pero el nombre de Starlite va a seguir almacenado en el disco duro que El Búho tiene en la parte posterior de sus ojitos incansables. Al menos, mientras no empiece a fallar el citado disco, que mucho no falta ya...

ACTUALIZACIÓN (14 de junio): Como veis abajo en los comentarios un anónimo me ha dejado dos links, uno de un reportaje de la BBC con el experimento del huevo que arriba mencionaba y otro de una TV americana sobre el excéntrico Mr. Ward.

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Cosas atómicas

Los que me conocen un poco saben que huyo de los tribuletes como de la peste porcina. En parte por mi repelús a salir en los medios y, en parte, porque mis contadas experiencias con ellos han resultado poco gratificantes. Como ejemplo significativo, valga el que me viene a la mente ahora que se cumplen 18 años, en una semana como ésta, de la muerte del Prof. Gonzalo M. Guzmán, mi Director de Tesis. La semana siguiente a su muerte empezaba un Curso de Verano del que él era el Director. Tras conocer la noticia, la Dirección de los Cursos, y también sus colaboradores más próximos, entendimos que no podíamos suspender el Curso y mi colega Antxon Santamaría y yo mismo nos repartimos la coordinación del mismo, entre cuyas sevicias estaba el tener que conceder entrevistas a los medios.

Uno de los días del evento apareció un joven airado de El Mundo. Para empezar me preguntó que qué era eso de los polímeros. Con mi más exquisita vena divulgadora, traté de explicarle las diferencias entre una molécula convencional como el agua, con su oxigenillo y sus dos hidrógenos, y una macromolécula o polímero como la del polietileno de las denostadas bolsas de supermercado, haciéndole ver que en un caso sólo se implicaban tres átomos y en el otro miles. Al día siguiente, el pretítulo de la entrevista decía: Juan J. Iruin, especialista en átomos. En el fondo me está bien empleado por tratar de explicar las cosas hasta niveles casi ridículos de simplicidad. Ya lo advirtió Einstein en su día: "Everything should be made as simple as possible, but not simpler".

El caso es que estos días he andado otra vez de divulgador "atómico" con unos amigos que me han estado preguntando cosas sobre las implicaciones de la nanotecnología en la vida diaria, al hilo de su interés por el Congreso Atom by Atom que estamos organizando y para el que ya contamos con más de 400 inscripciones. Yo he tratado de explicarles, a mi mejor saber y entender, ejemplos de aplicaciones de nanopartículas en medicina, cosmética, en los materiales compuestos de matriz polimérica, etc.

Según parece, despues de mis explicaciones, han andado buceando en internet para completar mis sabias y doctas apreciaciones. Y como resultado de su navegación, van los muy cachondos y me mandan este vídeo. A pesar de que el link está al final de la entrada y de que a mucha gente no le gusta entrar en los sitios que propongo, éste proviene de YouTube, es cortito y no os lo podeis perder. ¡Es lo mejor de la entrada!.

Despues de verlo, me queda la duda de si mis amigos identifican mi capacidad divulgadora con la del protagonista del vídeo.

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Castor oil

La primera vez que oí el término castor oil fue cuando, hace muchos años (finales de los setenta, nada menos), mi Director de Tesis me largó una especie de monografía sobre poliuretanos. De forma tangencial, en un apartado casi olvidable, se hacía mención a ciertos poliuretanos en cuya formulación participaba el mencionado aceite. Mis menguados conocimientos de inglés de la época (ahora poco más) me hicieron traducir castor oil por aceite de castor, entendiendo que los citados animalitos exudarían alguna sustancia oleaginosa de la que yo nunca había oído hablar. La vergüenza que tuve que pasar, meses más tarde, en una conversación con una persona que conocía perfectamente el origen del citado aceite, es de las que se te quedan grabadas para siempre en la memoria y te hacen enrojecer cuando la recuerdas en la intimidad.

Porque castor oil es el término inglés para lo que en castellano llamamos aceite de ricino, un aceite derivado de las semillas, en forma de alubia, de la planta conocida botánicamente como Ricinus communis. El aceite que de esas alubias se deriva es una mezcla de grasas o triglicéridos, sustancias que surgen de la reacción de determinados ácidos grasos con la glicerina. En el caso del aceite de ricino, más del noventa por ciento de las grasas provienen de un ácido graso concreto, el ácido ricinoleico, mientras que el resto se derivan de otros ácidos grasos bien conocidos como el oleico o el linoleico.

El aceite de ricino forma pareja de baile con el aceite de hígado de bacalao, en la memoria de potingues que me administraron en mi tierna infancia. El segundo como fuente de vitaminas A y D (al menos en aquellas oscuras épocas) y el primero como laxante. Pero el aceite de ricino se usa y se ha usado para muchas cosas, incluida la preparación de determinados polímeros, su empleo en los primeros combustibles de aeromodelismo o la perversa aplicación diseñada por los Camisas Negras de Mussolini para cargarse opositores al régimen, a base de generarles diarreas severas con ingestas abundantes del aceitito en cuestión. Y, lo que a mi me interesa contar en esta entrada, el aceite de ricino, tan laxante él, es el componente fundamental de los sofisticados lápices de labios que pueblan los bolsos de nuestras chicas (mayormente).

El primer lápiz de labios comercializado lo fué en 1915, a partir de un colorante, la carmina, que surge de la cochinilla, producida por un insecto que se alimenta de cactus radicados en Méjico. Pero esos primeros lápices no eran indelebles o, lo que es lo mismo, marcaban todo lo que tocaban (algo que, digan lo que digan las grandes marcas, sigue sucediendo hoy en día, aunque en menor escala). Sin embargo, las cosas desde entonces han mejorado bastante. Hoy en día, una formulación clásica de un lápiz de labios lleva casi un 40% de aceite de ricino, un 20% de cera de abeja, un 10% de óxido de titanio, un 5% de colorantes y pigmentos y un 25% de otras cosas, que son las que más están cambiando en los últimos años, como consecuencia de las regulaciones existentes sobre ciertas sustancias que, como los ftalatos, han caído en desgracia por su nunca bien aclarada malignidad.

Es obvio que esta entrada contiene un aviso a navegantas. No me pasen mucho lápiz de labios al tracto digestivo manejando la lengua. Pueden acabar visitando con asiduidad los iconoclastas productos cerámicos del Sr. Roca.

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Un surtidor de Coca-Cola

En pocos días se han producido un cúmulo de coincidencias que me han dado una entrada casi servida. Hace un par de semanas un suscriptor y antiguo estudiante me recordaba con un vídeo espectacular un experimento del que ya había oido hablar. Sólo pocos días más tarde, en un Blog sobre Gastronomía Molecular que ya he mencionado otras veces, se hacía referencia al mismo experimento pero desde la óptica de un artículo publicado en el American Journal of Physics. El asunto es divertido en si mismo, tiene un tono veraniego refrescante, puede servir a algunos de mis suscriptores para hacer o preparar experiencias impactantes y educativas y, además, no deja de sorprenderme las cosas que uno puede encontrar en revistas científicas serias. Así que he optado por dedicar al asunto esta víspera de San Pedro, cuando en Haro y sus Riscos de Bilibio los jarreros deben andar preparando la Batalla del Vino, en la que también hay un discurrir profuso y violento de fluidos. Aunque comparar el vino de Rioja con la Coca Cola baja en calorías (o Diet Coke) es comparar a Botín con un promotor inmobiliario.

Si uno pone Diet Coke and Mentos en el Google le salen la friolera de 1.220.000 documentos. Si busca vídeos con ese mismo nombre en YouTube le salen más de 7.400 vídeos. En ambos casos, estamos haciendo referencia a un popular y divertido experimento que se puede repetir con facilidad sin más que coger una botella de dos litros de Diet Coke y verter en ella un envase completo de Mentos, esa chuche tan conocida. El experimento se conoció en 1999 y fue objeto en 2006 de uno de los programas de la serie de Discovery Channel Mythbusters.

En ese programa se hizo un interesante análisis de la experiencia, identificando los ingredientes básicos de los dos componentes que la permiten. Y así, se mencionaba que el Mentos es una golosina en la que los principales componentes son la goma arábiga y la gelatina, mientras que en la Diet Coke, además de agua y anhídrido carbónico, aparecen benzoato potásico, algo de cafeína y aspartamo, un edulcorante artificial que sustituye al azúcar para hacer que la bebida sea baja en calorías. También se establecía la hipótesis de que la superficie rugosa de las pastillas de Mentos podían estar en el origen de la incontenible salida del anhídrido carbónico que impulsa a todo el líquido de forma turbulenta.

Pues bien, el número de junio de este año de la revista American Journal of Physics, publica en su página 551 un interesante artículo de T.S. Coffey del Departamento de Física y Astronomía de la Appalachian State University en el que se llevan a cabo una serie de cuidadosos experimentos con Diet Coke, y otras bebidas carbonatadas, mezclándolas con Mentos y otras chuches similares, tratando de entender el problema. En su curiosidad, el autor llega a emplear técnicas microscópicas tan potentes como la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la microscopía de Fuerza Atómica (AFM), dos fruslerías de muchos miles de euros cada una.

Resumiendo las conclusiones puede decirse que, en efecto, la presencia de benzoato sódico y aspartamo es fundamental para el efecto conseguido. El autor del artículo demuestra que la presencia de ambos rebaja la tensión superficial del agua, permitiendo así que se reduzca el trabajo necesario para formar burbujas de anhídrido carbónico, lo que facilita el que éste escape mucho más rápidamente. Cambiar aspartamo por azúcar hace que ese efecto se reduzca sustancialmente ya que el azúcar no rebaja tan drásticamente la tensión superficial del agua y, por eso, se ha empleado siempre la Diet Coke y no la convencional. Las medidas de SEM y AFM muestran que la superficie del Mentos es mucho más rugosa que las de otras sustancias empleadas en los experimentos con idénticos fines, como los Fruit Mentos, el Wint-o-Green, la sal de cocina, etc. Ello permite que esas rugosidades actúen como puntos de nucleación en los que las burbujas de anhídrido carbónico se formen de forma mucho más abundante, para despues salir a toda velocidad gracias al descenso en la tensión superficial provocado por el aspartamo y el benzoato. Otras conclusiones interesantes son que la temperatura acelera el proceso y que cuanto más rápidamente caigan las cápsulas de Mentos en el líquido (porque uno las vierte con fuerza o porque la bebida carbonatada en la que entra es menos viscosa) más explosivo es el surtidor.

Un aviso para navegantes. No hagais como en algunos vídeos que primero se llenan la boca de Mentos y luego beben Coke. El resultado puede ser desagradable y peligroso.

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Levitando en hexafluoruro

La entrada sobre la voz de pito, consecuencia de la inhalación de helio, está dando mucho juego. Me han escrito emails algunos suscriptores, relacionados con la docencia, preguntándome sobre la peligrosidad del experimento. Nos hemos enterado, por un comentario colgado en el Blog, que la gente se suicida dándole al helio. En aquella entrada se mencionaba que el efecto contrario al del helio, una voz grave, se puede conseguir con el hexafluoruro de azufre, un gas que empleamos en nuestro laboratorio de prácticas de Química Física, para enseñar a nuestros alumnos cómo licúan los gases por efecto de la presión. Como consecuencia de mi cierta familiaridad con el fluido en cuestión, conozco muchos parámetros de ese gas, como su temperatura crítica, su densidad o su constante dieléctrica que hace, por ejemplo, que se emplee como aislante en instalaciones eléctricas estancas. Pero, a veces, conocer el dato no es sinónimo de explotar todas sus potencialidades. Y eso me ha pasado en este caso.

La "culpa" la ha tenido, una vez más, el incombustible Xabi Gutiérrez del Restaurante Arzak, que me pidió datos sobre esta sustancia despues de que alguien le mencionara que las cosas levitaban en ella. Enseguida derivé que el hecho de que este gas tenga una densidad varias veces mayor que el aire puede generar efectos curiosos. Es como tener un "cuasilíquido" invisible en el que flotan determinados objetos más o menos livianos. Pero como nada hay para explicar las cosas como la experiencia, aquí os van dos enlaces a YouTube. En el primero, podeis ver a gente de la Universidad alemana de Bonn llenando una especie de pecera con un gas proveniente de una bala. Evidentemente el gas no se ve. Pero al colocar en ese recipiente una lámina de aluminio en forma de barco, ésta flota muy por encima del fondo del recipiente. De hecho, se queda flotando en la superficie del hexafluoruro que, aunque no se ve, y en virtud de su densidad, ha ocupado la mayor parte del recipiente. Cogiendo con un vaso gas del fondo (de nuevo parece magia, porque en el vaso no se ve nada) y vertiéndolo en el barquito de aluminio, éste acaba hundiéndose cuando el aire que contenía es desplazado por el hexafluoruro que vertemos sobre él.

El segundo de los vídeos muestra a una simpática pareja de infantes que, además de explicar que el helio es menos denso que el aire mientras el hexafluoruro lo es más, repiten el experimento del vídeo anterior e inhalan uno y otro gas para mostrar, respectivamente, voces de tiple y de barítono.

Lo que el Búho ya no puede vaticinar es qué maravilla gastronómica acabará inventando el Gutiérrez con ésto...

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Voz de pito

Estos días paso bastantes horas en el laboratorio con los químicos más incipientes de mi Facultad, es decir, con estudiantes de primer curso, tratando de que entiendan procesos sencillos como la licuación de los gases, la tensión superficial o por qué dos líquidos se mezclan o no. Espero jubilarme con las botas puestas en este tipo de actividad porque, cuando ya tengo el culo pelado como enseñante, no he descubierto mejor herramienta docente que la experimentación. El caso es que uno comparte mucho tiempo en el laboratorio con las mismas personas y es el mejor momento para llegar a una cierta intimidad con tus estudiantes, hablar un poco de todo e ir descubriendo de qué pie cojea cada cual. Y en esas estábamos el pasado jueves cuando, entre medida y medida, dos de ellos (Mikel e Iñaki) me preguntaron por qué se le pone a uno voz de pito, voz de película de dibujos animados, cuando uno inhala el gas helio que se suele usar para llenar los globos que buscan la estratosfera en las ferias de los pueblos.

No me importa reconocer que ni siquiera había oido hablar del asunto. Pero la red es maravillosa. Uno entra en YouTube, pone algo asi como Helium Voice y le salen decenas de vídeos con gente inhalando helio y hablando o riéndose como el Pato Donald. Y si pone eso mismo en la búsqueda de información de Google le salen miles de documentos al respecto.

Asi que, dedicado especialmente a los dos estudiantes preguntones, uno tiene voz de pito cuando inhala helio porque el sonido, producido en nuestras cuerdas vocales y que sale al exterior, se mueve a una velocidad superior en el helio (casi tres veces) que en la mezcla de oxígeno y nitrógeno que llamamos aire. Y como la frecuencia de los sonidos producidos en una cavidad llena de gas (nuestra cavidad bucal) es proporcional a la velocidad del sonido en dicha cavidad, ello resulta en que hay un aumento en la frecuencia de esos sonidos. Lo contrario (voz más grave) tambien se puede conseguir, inhalando un gas en el que el sonido se mueva más lentamente. Me he enterado, gracias a Wikipedia, que el hexafluoruro de azufre es uno de esos gases. Y el hexafluoruro de azufre, curiosamente, es el compuesto químico que utilizamos para explicar cómo licúa un gas por efecto de la presión en el laboratorio en el que se generó la pregunta que ha dado pie a este post (¡qué coincidencia!).

De todas maneras, no andaría yo inhalando helio despreocupadamente bajo el pretexto de que, como es un gas inerte, nada me puede pasar. El helio es, efectivamente, un gas inerte y poco puede hacer, desde un punto de vista digamos agresivo, en mi organismo. Pero al inhalar helio desplazamos al oxígeno que necesitamos para respirar y, si lo hacemos en exceso, podemos irnos al otro barrio por simple asfixia.

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