Tercer Milenio
En colaboración con ITA
Química
Con la tabla periódica en el bolsillo: 70 elementos en tu móvil
Hace 150 años había bastantes menos elementos químicos ordenados en la recién nacida Tabla Periódica. Y también muchos menos en los bolsillos de cualquiera, mientras que ahora, hasta 70 de los 118 –tal cual o en compuestos– se reúnen en un teléfono móvil. La historia y aplicaciones de cada uno de los elementos químicos se repasan y muestran en el libro y la exposición que llevan por título ‘Construyendo la tabla periódica’.
En este momento, están incluidos en la Tabla Periódica 118 elementos: desde el hidrógeno al oganesón. De ellos, 83 pueden conseguirse en cantidades manejables, aunque ocho son gases, por lo que resultaría imprescindible disponer de un recipiente hermético para conservarlos. Uno de ellos, el flúor, es además extremadamente tóxico, y reacciona con casi cualquier cosa con la que se pueda hacer un recipiente, excepto la fluorita. Otros cuatro elementos son líquidos a la temperatura del cuerpo: uno de ellos, el galio, es razonablemente inofensivo; otro, el más conocido, el mercurio, es un agente contaminante y potencialmente tóxico a largo plazo si se maneja sin cuidado; y dos de ellos, el cesio y el bromo, son corrosivos y muy peligrosos. El uranio y el torio son radiactivos, el arsénico y el talio son muy venenosos y otros, como litio, sodio, rubidio (que además funde a 39ºC), calcio y sus parientes, son muy reactivos en forma elemental. No son algo que parezca que se puede llevar en los bolsillos. Sin embargo, muchos elementos están habitualmente presentes en ellos, tanto en forma libre como combinada.
70 de 118 elementos químicos en tu móvil
Entre 60 y 70 elementos se pueden encontrar en los teléfonos inteligentes (depende algo de las marcas), algunos en forma propiamente de elementos y otros en forma de diversos compuestos.
Cuando examinamos un teléfono móvil, lo primero que se ve es la pantalla. En los aparatos modernos, al menos en los de gama media y alta, la parte exterior está formada por un vidrio mucho menos frágil de lo que parece. Este vidrio se fabrica inicialmente como un silicato de sodio y aluminio, de una forma semejante al vidrio común, pero posteriormente, mediante un proceso químico, los iones de sodio se sustituyen por iones de potasio, que como son de mayor tamaño comprimen la estructura del vidrio y lo hacen mucho más resistente a los golpes y al rayado. Además de estos metales, esa pantalla contiene oxígeno unido al silicio, formando el silicato. La carcasa estará construida al menos en parte con aluminio, aleado con magnesio y con zinc, para hacerla aún más ligera y resistente que si fuera de aluminio puro. Si tiene componentes de plástico, generalmente policarbonato, contendrá carbono, hidrógeno y oxígeno, y muy probablemente se le hayan añadido compuestos de bromo para hacerlo menos inflamable. También encontraremos aluminio como componente principal del vidrio de zafiro que forma las lentes de las cámaras, un material muchísimo más duro que el vidrio normal.
En el interior del teléfono móvil encontraremos por supuesto un elemento del que todo el mundo ha oído hablar en los últimos años, el litio, formando parte de la batería, acompañado de cobalto, y de carbono, este último en forma de grafito. El cobre será el protagonista principal de las conexiones, aunque las más delicadas estarán recubiertas de oro o plata. También se utiliza platino o paladio en algunas de ellas. El estaño es el principal componente del metal de las soldaduras, habitualmente acompañado por plomo y a veces por germanio o bismuto.
Los microprocesadores tienen silicio como elemento principal, pero sus propiedades vienen dadas por la presencia de trazas de arsénico, fósforo, antimonio boro y galio. En el sistema de alarma por vibración, hace falta mover una pieza relativamente pesada para producirla, pero que debe ser de un tamaño lo menor posible, y eso solo puede conseguirse con un metal muy denso, el wolframio.
El tántalo es un metal fundamental para construir los diminutos y potentes condensadores eléctricos de un teléfono móvil, y a ese fin se destina actualmente la mayoría del que se obtiene. En estos dispositivos, está acompañado de manganeso en forma de óxido como cátodo, y de plata para mejorar el contacto eléctrico. Actualmente es insustituible para fabricar estos condensadores, presentes además en muchos otros aparatos, lo que hace que sea uno de los metales críticos de las tecnologías modernas.
El neodimio sirve para fabricar los imanes permanentes más potentes conocidos hasta ahora, aleado con hierro y boro, y a veces con elementos como el praseodimio o el disprosio. Esta aleación magnética es inestable frente al medio ambiente, por lo que todos los imanes deben recubrirse con níquel o cromo. Un teléfono inteligente tiene al menos una docena de ellos, en micrófonos, altavoces, sistema de vibración y hasta en el diminuto motor de enfoque de la cámara. El neodimio es uno de los elementos de la familia de las tierras raras. Estos elementos se llaman así porque son difíciles de encontrar, ya que no forman yacimientos en los que aparezcan concentrados, como la mayoría de los otros metales, sino que están muy diseminados. Además son químicamente muy semejantes, y es muy difícil separar uno de otro. Dado que actualmente China produce alrededor del 95% de las tierras raras, su ‘rareza’ puede llegar a depender de la situación de la política internacional. Otros elementos de las tierras raras, como el itrio, terbio y europio, son los responsables de los vivos colores que vemos en la pantalla.
También tenemos indio en el teléfono. Un metal cuyo nombre, puesto por sus descubridores, no tiene que ver con la India ni con los indios americanos, sino que deriva del índigo, el color que sus compuestos dan a la llama y que es también el de la principal línea de su espectro. Está en la pantalla, en forma de óxido de indio y estaño, una sustancia, transparente y conductora de la electricidad, hace que veamos a través suyo y que el sistema electrónico reaccione al tocarla. También se encuentra el indio asociado al silicio en algunos microprocesadores.
En el mechero: una aleación con muchos ingredientes
Los fumadores llevan otros elementos curiosos en el bolsillo, pero no en el tabaco sino en el mechero, concretamente en la piedra para encenderlo. Son el cerio y el lantano, dos elementos del grupo de las tierras raras, que realmente no hacen honor al nombre de familia, ya que en la corteza terrestre son respectivamente cinco y tres veces más abundantes que el plomo. En las piedras de mechero se encuentran también cantidades menores de otros elementos de las tierras raras, el neodimio y el praseodimio, aleados todos ellos conjuntamente conjuntamente con hierro, formando una aleación conocida como ferrocerio (ya que el cerio es el mayoritario), inventada en 1903. Actualmente los compuestos de cerio, especialmente el óxido, tienen muchísimas aplicaciones, entre ellas para pulir lentes de vidrio, como recubrimientos fluorescentes en lámparas de bajo consumo y como catalizadores, tanto para la industria química como en la cocina, formando parte del revestimiento de los hornos autolimpiables.
Dinero suelto: calderilla de primera y de segunda
Algo que casi siempre está en los bolsillos, en mayor o menor cantidad, es el dinero. El dinero moderno es algo bastante más complicado que las monedas de oro, plata y cobre utilizadas desde su invención, en la Grecia clásica, hasta hace alrededor de un siglo. Las monedas siguen siendo aparentemente sencillas, pero solo aparentemente.
Las de 1 a 5 céntimos no son de cobre, aunque lo parezcan, sino de acero recubierto de cobre. Las de decenas de céntimos se fabrican con una aleación llamada ‘oro nórdico’, que no contiene oro sino fundamentalmente cobre, aleado con zinc, aluminio y una cantidad muy pequeña de estaño.
Las más complejas son las de 1 y 2 euros, lo suficientemente valiosas para tentar a los falsificadores y que deben ser reconocidas con seguridad por las máquinas de venta. En este caso, el elemento clave es el níquel, cuyas propiedades magnéticas se aprovechan en las dos partes: la de color dorado, formada por latón (cobre y zinc) con un núcleo de níquel; y la de color plateado, formada por cuproníquel con núcleo de níquel. El níquel forma parte de las monedas comunes desde hace unos 150 años, pero puede reivindicar un pedigrí mucho más remoto.
Durante unos pocos años al principio del siglo II antes de nuestra era, tres reyes de Bactria, en Asia Central, de los que no se sabe casi nada, acuñaron monedas con una aleación de cobre y níquel muy semejante a la de las monedas modernas. Durante casi 2.000 años, nadie volvió a saber nada de este metal.
Papel moneda: tres tierras raras en cada billete
En los billetes de euro podemos encontrar algunos elementos de la familia de las llamadas tierras raras, que son visibles solamente bajo la luz ultravioleta, y que forman parte del sistema de seguridad contra falsificaciones. Las diminutas piezas tricolores deben su aspecto a la presencia de iones de europio (color rojo) tulio (color azul) y terbio (verde amarillento). Si, hay tres metales que se llaman así, y posiblemente en las tintas de impresión haya otros, pero por razones obvias el Banco Central Europeo es muy discreto sobre el tema. El tulio es el elemento más raro de la familia de las tierras raras, y aun así es el doble de abundante que la plata, pero dado lo difícil que resulta purificarlo, es mucho más caro que ella.
Miguel Calvo Rebollar Universidad de Zaragoza
Un fascinante tetris químico
‘Construyendo la tabla periódica’ es un libro y también una exposición. Su portada y su cartel juegan con la iconografía del Tetris y con la idea de encajar piezas sin que nada sobre y nada falte. Precisamente lo que hizo, hace justo 150 años, Dimitri Mendeleiev al ordenar los elementos conocidos y reservar sitio a los que quedaban por descubrir.
Tras toda una vida coleccionando minerales y todo lo relacionado con ellos -lo que ha terminado convirtiéndole también en un 'coleccionista' de los elementos químicos que los forman-, Miguel Calvo firma tanto la muestra que se expone en el Paraninfo como el libro cuidadamente editado por Prames. Medallas, monedas, meteoritos, bellos minerales, grabados, publicaciones... encajan perfectamente y van contando un sinfín de historias que se entrelazan. Historias del descubrimiento pero también –muchas veces primero– del uso, pasado y presente, de cada uno de los elementos. Por eso, ese recorrido termina siendo, como escribe José Antonio Mayoral en el prólogo, "una aventura de ciencia y civilización".
María Pilar Perla Mateo
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