Material de laboratorio (I). El mechero Bunsen.

miércoles, 30 de julio de 2014

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Recuerdo que cuando pisé un laboratorio por primera vez, estaba constantemente tentado de usar la palabra recipiente. Pásame el recipiente aquel parecía mucho más cómodo que decir pásame ese matraz Erlenmeyer. Pero ya hace un tiempo que Aldous Huxley dijo que «la meta del científico es decir una sola cosa a la vez, y decirla sin ambigüedad y con la mayor claridad posible», lo cual sigue estando totalmente al día. En un lugar en el que los matraces, las probetas, los embudos, los vasos, los tubos, los morteros, las columnas de vidrio y los frascos llenan las paredes, pedir un recipiente es quedarse a mitad de camino entre no decir nada y decir muy poco.


Pero encontramos que pedir un matraz, por ejemplo, no es ir mucho más allá. Los hay esféricos, de fondo plano y aforados. Los hay con una boca, con dos y con tres. Y también encontramos algunos que parecen ser suficientemente especiales como para tener un nombre propio: los matraces Erlenmeyer, los matraces kitasato, y alguno más. También vemos que los mecheros parecen tener algo que los diferencia de los fogones de una cocina normal, y que por eso reciben el nombre de mecheros Bunsen. Pero la cosa no acaba ahí, ni mucho menos.

Dada la enorme variedad que encontramos en el material de laboratorio, podemos honrar a científicos ilustres (tal y como hacemos con muchos elementos de la tabla periódica) llamando a un dispositivo de vidrio con su nombre. Probablemente el caso más conocido sea el del mechero Bunsen, llamado así en honor al químico alemán Robert Bunsen, del que alguna vez he hablado por aquí. Pero, ¿qué tiene de especial este mechero?

A finales de 1852 Robert Bunsen empezó a trabajar en la Universidad de Heidelberg. Ahí prometieron construirle un nuevo laboratorio. Dado que la ciudad que albergaba la universidad había empezado a utilizar recientemente alumbrado de gas en sus calles, el laboratorio también estaba surtido de gas.


Estando Bunsen, junto a Kirchhoff y un químico inglés llamado Henry Roscoe trabajando (precisamente para descubrir el hallazgo del que se habla en el artículo que enlacé arriba), vieron algo que les sorprendió. Al calentar un trozo de magnesio puro, los científicos se sorprendieron al ver lo brillante de la luz emitida por el metal. Dicha observación acabó dando como resultado un descubrimiento importantísimo: al calentar un elemento, este emite una serie de longitudes de onda características. Pero si querían seguir avanzando en la investigación, necesitaban un mechero que cumpliese ciertas características: que no produjese hollín, y que cuya llama fuese transparente y de tamaño e intensidad constantes. En la época no había mecheros realmente eficientes, así que Bunsen habló con un técnico de la universidad, un tal Peter Desaga, para que construyese un mechero con estas características.

El mechero Bunsen funciona especialmente bien porque mezcla el gas con el aire de la forma que nosotros deseemos antes de la combustión. Al controlar la proporción de oxígeno presente, podemos conseguir que la combustión del gas (normalmente gas natural, compuesto mayormente por metano) se lleve a cabo totalmente. ¿Qué tiene esto de especial? ¿No puede un mechero normal hacer esto?

Bunsen burner flame types, de Wikimedia Commons.

Si pensamos en un mechero normal, como el que usan los fumadores, posiblemente la llama que se nos venga a la mente sea más parecida a la 1 y a la 2 de la imagen que a cualquier otra. Ese color anaranjado nos indica que la combustión del gas metano, o de cualquier otra cosa, no se está llevando a cabo de forma completa:

CH4 + 2 O2 → CO2 + 2 H2O

Podemos ver que en una combustión completa, los únicos resultados de la reacción son dos gases: dióxido de carbono y agua en forma de vapor. Ese es el caso que podemos apreciar en la llama número 4. Pero en los otras tres, la combustión se lleva a cabo de forma incompleta: el metano no se convierte totalmente en dióxido de carbono. En su lugar, parte del metano se convierte en carbono elemental, que asciende en forma de pequeñas partículas incandescentes de color anaranjado. Dichas partículas se pueden detectar fácilmente si colocamos un trozo de vidrio sobre la llama: veremos que se forma una fina película negra, formada por carbono procedente de la combustión. También se forma monóxido de carbono, de forma que obtendríamos una ecuación (que no se puede balancear) algo más compleja que la de arriba:

CH4 + O2 → CO2 + H2O + CO + C

El mechero Bunsen soluciona esto permitiendo que el gas y el aire atmosférico se mezclen antes de la combustión, permitiendo así una mezcla estequiométrica (con las proporciones justas de comburente y combustible) que produce una llama estable, sin hollín y mucho más caliente que la que conseguíamos antes.


Al entrar el aire por los agujeros perforados en la parte baja del mechero (air holes), este y el gas se mezclan adecuadamente, hasta llegar a la parte de arriba. Al toparse con la llama, la mezcla empezará a arder, produciendo una llama que será adecuada para la mayoría de los propósitos.

Además de este, existen otros mecheros, como el Teclu (que produce una llama más caliente que el Bunsen) y el Meker, que produce múltiples llamas en lugar de una. Pero sin duda el más famoso y el más usado en los laboratorios de todo el mundo es el Bunsen.

Fuentes

1. La literatura y la ciencia convivieron con Aldous Huxley [enlace]
2. Science Diction: The Origins of the Bunsen Burner [link]
3. Wikipedia: Bunsen burner [link]

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