Dicromato de amonio
Meera Senthilingam
Esta semana, Brian Clegg recuerda un compuesto sencillo pero explosivo.
Brian Clegg
De todos los compuestos químicos que podías encontrar en un juego de química en los viejos tiempos, antes de que todo estuviera relacionado con la salud y la seguridad, quizá el más satisfactorio por su sencillez era el dicromato de amonio. Este compuesto inorgánico relativamente complejo combina dos iones de amonio con el Cr2O7 doblemente negativo para formar un cristal naranja bastante atractivo que parece tan inocuo como el sulfato de cobre. Pero si se le prende fuego -sorprendentemente fácil de hacer para una sustancia en forma cristalina-, escupe grandes cantidades de polvo de óxido de cromo de color verde oscuro, con una gran cantidad de chispas de color naranja brillante y una fuerza lo suficientemente impresionante como para darle el apodo de «fuego vesubiano». Olvídese de las maquetas de volcanes alimentados por bicarbonato de sodio y vinagre, un volcán de dicromato de amonio es el verdadero negocio.
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Para ser justos con la policía del juego de química, el dicromato de amonio es un irritante, es venenoso, es casi ciertamente cancerígeno y es susceptible de explotar si se calienta en un recipiente cerrado. La estructura cristalina es termodinámicamente inestable, por lo que, si se enciende una llama o se calienta lo suficiente, comenzará una reacción exotérmica que producirá una gran expansión de volumen, ya que la mayor parte del dicromato, aunque no todo, se convierte en óxido. En el proceso, se desprende nitrógeno, y la reacción se utiliza a veces en los laboratorios para producir un nitrógeno más puro que el que puede extraerse fácilmente del aire.
El compuesto comienza su vida como el mineral natural de la cromita, FeCr2O4, que se tuesta en un horno con hidróxido de sodio y óxido de calcio para producir cromato de sodio. El objetivo principal es producir sulfato de cromo básico, esencial para la industria del curtido del cuero, pero una parte se procesa mediante dicromato de sodio para producir la sal de amonio.
Industrialmente, el dicromato de amonio es un poco el «compuesto de ayer». En los primeros tiempos de la fotografía, formaba parte de un lote de suministros químicos -generalmente peligrosos- que se empleaban para capturar una imagen. El uso más directo fue en la fotografía con bicromato de goma (bicromato es sólo un término alternativo más antiguo para dicromato).
El dicromato de amonio siempre será un poco llamativo, un compuesto que siempre proporcionará emociones y salpicaduras
El proceso se remonta a la década de 1850 y hace impresiones que pueden ser a todo color o monocromáticas. El método consiste en recubrir el papel con una mezcla de un pigmento -normalmente una pintura de acuarela- y goma arábiga, que es la savia de la acacia, aunque algunos usuarios modernos sustituyen la goma por cola blanca. A continuación, la capa se trata con dicromato de amonio (y a veces de potasio), que la hace sensible a la luz, oxidando la goma para mantener el pigmento en el lugar donde incide la luz. Tras la exposición a la imagen (a través de un filtro de color si se desea un resultado a todo color) se lava con agua, lo que elimina el pigmento que no ha sido expuesto a la luz. Para añadir más colores, el proceso se repite en capas con diferentes pigmentos, lo que produce una imagen llamativa, más parecida a la pintura que una fotografía tradicional.
El bicromato de goma sólo lo utilizan hoy en día los entusiastas especializados, al igual que otro uso fotográfico del dicromato de amonio, la impresión solar en cianotipia. En este caso, el compuesto se mezcla con oxalato de hierro amónico y ferricianuro de potasio y se empapa en papel. Una vez que el papel se seca, es fotosensible y se vuelve azul con la exposición a la luz solar. Las imágenes suelen hacerse tamizando parcialmente el papel con objetos para formar sombras negativas.
Aunque es poco probable que se utilice ahora, la industria pirotécnica incorporó el dicromato de amonio en algunos de sus fuegos artificiales, tanto solo en los primeros fuegos artificiales de interior (antes de que se considerara demasiado peligroso) como en una mezcla para actuar como oxidante y propulsor expansivo.
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Podemos ver la misma retirada gradual del uso en otra de las aplicaciones del dicromato de amonio. Los dicromatos resultaron ser eficaces mordientes en el teñido. Un mordiente era originalmente un broche o la hebilla de un cinturón -algo que se sujetaba- y el término se trasladó a la industria de la tintura, donde se buscaba una forma de hacer que los tintes se sujetaran a materiales que los repelían de forma natural. El mordiente actúa como una especie de intermediario, formando un complejo con el tinte que se unirá a una fibra del tejido. Debido a que existen otros mordientes igualmente eficaces pero menos peligrosos, el dicromato de amonio se utiliza ahora raramente.
Una última aplicación que desapareció mucho más repentinamente que el mordiente fue para ayudar en la producción de pantallas para televisores y ordenadores. En efecto, el dicromato se utilizaba en un proceso similar al de la fotografía con bicromato de goma para fijar grupos del material fosforescente a la pantalla en forma de píxeles. La superficie se recubría con la mezcla y luego se exponía a la luz con una máscara de sombra que creaba el patrón de puntos en la pantalla antes de lavar el material intermedio. Pero la introducción de las pantallas LCD, de plasma y LED ha destruido prácticamente el mercado en el que el dicromato de amonio tuvo su última aplicación de alta tecnología, dejando las pantallas basadas en fósforo como una rareza para los usuarios especializados.
Tenemos que aceptar que, a pesar de la aparente belleza inocente de esos brillantes cristales anaranjados, el dicromato de amonio es demasiado inseguro para ser un juguete. Pero en condiciones controladas, esa reacción volcánica a borbotones aún puede producir una amplia sonrisa en la cara del más cínico de los químicos. El dicromato de amonio siempre será un poco llamativo, un compuesto que siempre proporcionará emociones y salpicaduras.
Meera Senthilingam
El escritor científico Brian Clegg, con la química volcánica del dicromato de amonio. La próxima semana, las cosas se vuelven metabólicas.
Nate Adams
El grupo de proteínas del citocromo p450s son posiblemente las máquinas moleculares más importantes dentro de nuestras células. Son las enzimas que inician el proceso de descomposición, o metabolización de moléculas generalmente tóxicas o peligrosas que nuestro cuerpo no quiere o ya no necesita.
Meera Senthilingam
Y descubra la química que hay detrás de esto acompañando a Nate Adams en el programa de la semana que viene La química en su elemento. Hasta entonces, gracias por escuchar, soy Meera Senthilingam.