Átomos y electricidad

Una de las características de toda la materia es la existencia de cargas en las partículas que las componen, los átomos. Cargas positivas situadas en el núcleo y cargas negativas, los electrones, moviéndose a su alrededor. Si bien las cargas positivas se encuentran fijadas por una de las fuerzas fundamentales de la naturaleza: la fuerza nuclear fuerte, no se puede decir lo mismo de los electrones. Estas partículas (u ondas, dependiendo de como las miremos), con un tamaño y masa casi despreciable, son capaces en ocasiones de moverse de un átomo a otro, este es el origen de la indispensable electricidad.

El origen de la electricidad

Es fácil dejarse fascinar por el haz de luz que alumbra el cielo en una noche de tormenta, una imagen tremendamente espectacular, y el rugido que le sigue no es para menos. Es natural por tanto entender el interés suscitado por el origen de la electricidad desde tiempos remotos. La palabra electricidad, deriva del griego elektron, que significa ámbar. Pero ¿por qué ambar? Eso es debido a que una de las primeras formas de electricidad conocidas se debía al frotamiento del ámbar con otros materiales, conocido como efecto triboeléctrico. Pero, ¿cuál es el origen de la electricidad?
Luigi Galvani había observado como las patas de unas ranas que colgaban de unos ganchos de latón se encogían al tocar una valla metálica. Y pensó que, de alguna manera, la pata de la rana producía electricidad. Tal vez el origen fuera interno, tal vez los mismos músculos de la rana podrían ser capaces de producir esta misteriosa fuente de energía. Ya se sabía que algunos peces eran capaces de hacerlo.

Pero Alessandro Volta le dio un enfoque distinto: tal vez sea una reacción al paso de una corriente eléctrica externa. Una de las experiencias que realizó para comprobar el paso de corriente eléctrica entre metales distintos consistía en poner su lengua entre los mismos, clasificándolos en función del sabor que notaba. De esta manera separó aquellos metales que dejaban un sabor ácido de aquellos que dejan un sabor alcalino. Y dejándose guiar por el calambre que notaba al poner en contacto metales distintos, decidió que la mejor combinación era la de zinc con cobre.
Cuando Volta descubrió que la contracción de la pata se producía por una corriente eléctrica que circulaba a través de los nervios del batracio, pensó que tal vez podríamos hacer circular esta corriente por otro medio conductor distinto. Y así, acumulando discos de cobre y zinc, separados tan solo por paños humedecidos en una disolución salina y conectando sus extremos por un conductor, creó la primera pila de Volta.

El experimento de Volta de las lenguas ácidas

La pila de Volta se basa en unas reacciones químicas conocidas como reacciones redox o de oxidación-reducción. En estas reacciones un elemento pierde electrones, mientras que otro los gana. El elemento que pierde electrones, el zinc en este caso, queda cargado positivamente en el ánodo, mientras que el que gana electrones quedará cargado negativamente en el cátodo. Y como resultado de esta separación de cargas, si ponemos ambos en contacto, los electrones correrán del polo negativo hacia el positivo. Ahora solo tenemos que conectar un aparato en el camino para que la electricidad fluya a través de él.

Un rayo es también el resultado de la tendencia de estos electrones a moverse de zonas con carga eléctrica negativa, en este caso las nubes, a zonas con carga positiva, la tierra, a través de un medio que, aunque no tan habitual, en ocasiones puede llegar a ser conductor, el aire húmedo en una tormenta.
Esta fue una de las primeras fuentes de electricidad, los rayos. Y la primera vez que se acumuló una gran cantidad de carga eléctrica fue gracias a otro ingenio, una botella de Leyden. Pero el problema era que se descargaba de golpe, y se cargaba de golpe también. Por ejemplo, se podía cargar volando una cometa con una llave metálica en una noche de tormenta, conectada con un hilo salino a una de estas botellas. Tal vez les resulte familiar el experimento, ya que fue realizado por Benjamin Franklin, otro de los pioneros en la electricidad. Cuando uno de estos rayos caían en la cometa de Franklin, la electricidad se conducía hasta la botella para cargarla completamente.

Por suerte la pila de Volta permitía incluso regular la intensidad de la corriente eléctrica variando el número de discos apilados, un logro inmenso y con aplicaciones inmediatas sobre la vida cotidiana, ¿podéis imaginaros la importancia del logro?

¿Qué es la electroquímica?

Una vez descubierto un método para poder manejar la electricidad a placer, muchos científicos se sintieron intrigados por los posibles efectos que podía tener sobre la química y la física. Uno de los que más provecho sacó a este nuevo método fue Humphry Davy, el "galán" de la química.
Davy fue uno de los miembros más importantes de la Royal Institution, una sociedad que, entre otras funciones, divulgaba la ciencia para el gran público. Las charlas de Davy eran tremendamente populares, hasta el punto de que colapsaba las calles aledañas cuando tenía una conferencia. El precio que tenían que pagar quienes querían asistir a estas charlas también era exorbitado, sería lo equivalente a más de mil euros actuales.

Davy aplicó la electricidad a la química, creando una nueva rama, la electroquímica. De este modo, aplicando corrientes eléctricas a disoluciones distintas, fue capaz de aislar los elementos magnesio, bario, estroncio, calcio, sodio, potasio, boro y cloro.
Pero uno de los descubrimientos más importantes que, en mi opinión, produjo la electroquímica fue la electrólisis del agua. Al aplicar una corriente eléctrica lo suficientemente intensa se observó que aparecían las burbujas de dos gases distintos, que se podían recoger utilizando unos tubos de ensayo invertidos sobre los electrodos (cátodo y ánodo). Mientras que uno de los gases tenía la capacidad de avivar una llama (oxígeno), el otro resultaba tremendamente combustible, dando lugar a una pequeña explosión al acercar una cerilla (hidrógeno). Y lo que es más llamativo: el volumen de hidrógeno recogido era el doble que el de oxígeno.
Este descubrimiento condujo a la comprendión de que las moléculas como las del agua (H2O) tienen esa fórmula tan comúnmente usada, que se expresa con el subíndice 2 la proporción en que se encuentra.
Con la ayuda de otro ilustre químico (Avogradro) se llegó a entender que esa proporción de volúmenes tenía su origen en la relación entre el número de cada uno de los átomos presentes en la molécula de agua. Un impulso fundamental en la historia de la química, que les puedo asegurar que no habría llegado hasta donde estamos si no hubiese sido por el tremendo impulso dado por la pila de Volta ¿no te parece?

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Fuente:    despiertaalfuturo