Mercurio: planeta, dios, elemento

Nos vamos a centrar en esta última acepción, "elemento". Y no es un elemento cualquiera, si no uno de los elementos más interesantes desde el punto de vista químico. 


METAL LÍQUIDO


Pensar en un metal es pensar en un material grisáceo, pesado, duro, conductor eléctrico y térmico.


El mercurio es grisáceo, y aunque pueda parecer que no, es más pesado que el plomo (1 L de mercurio pesa 13'55 kilos, 1 L de plomo pesa 11'35 kilos).


Hasta aquí bien. Empezamos lo raro.


Es líquido, el único metal líquido a temperatura y presión normales. La explicación es compleja, hay que tirar de Cuántica y Relatividad. Un esbozo de algo tan complicado podría ser esto ...


El núcleo del mercurio pesa, pesa bastante (para hacernos una idea, pesa 12'5 veces más que el núcleo del oxígeno). Esto hace que tenga a los electrones muy atraídos. Además de esto, los dos electrones más externos se encuentran en un orbital s, un tipo de orbital que tiene la manía de contraerse. Por tanto, estos dos electrones interaccionan bastante con el núcleo, al estar cerca de un núcleo muy grande; y por esta interacción, se aceleran, llegando a velocidades próximas a la de la luz.

Y cuando las cosas viajan cerca de la velocidad de la luz, entra en juego la Relatividad, ocurriendo cosas raras. Como que estos electrones aumenten de masa (por la archiconocida ecuación de E = m·c²), luego la interacción con el núcleo aumenta todavía más. 

De forma que nos encontramos con que los dos electrones más externos están casi encadenados al núcleo, así que no se comparten. Y como el enlace metálico se basa en compartir electrones, pues el enlace Hg-Hg es muy débil. Tan débil que no hace falta calentar para fundirlo: a la temperatura ambiente hay suficiente energía como para romper algunos enlaces y obtener el estado líquido. Hay que bajar hasta -39 ºC para obtener mercurio sólido (en la imagen).




¿Y es buen conductor? Aunque es conductor, es un conductor bastante malo: 92'3 veces peor conductor eléctrico que el grafeno (el mejor) y 14'7 peor que el hierro (conductor, pero normalito).


VINO, ACEITE, JAMÓN, QUESO Y MERCURIO


¿Dónde hay mercurio? Donde haya una mina de cinabrio (HgS), mineral rojillo de donde se saca el mercurio. Basta con calentarlo a unos 650 ºC, y ...


HgS + O2 → Hg + SO2


Y resulta que la mayor mina del cinabrio del mundo se encuentra en un pueblecito manchego llamado Almadén. Se cerró en 2002 por la caída del precio del mercurio. En 2006 se abrieron al público (Parque Minero de Almansa) y, desde 2012, esas minas son Patrimonio de la Humanidad.


Por lo fácil que es de obtener, el mercurio se conoce desde tiempo inmemoriales. Se le atribuían poderes mágicos y medicinales: curaba desde un "mal de ojo" a un cólico. Y además de esto, se usaba para algo tan importante como extraer oro. 


Fácil: coges lodos de un río donde creas que haya oro, los mezclas con mercurio, el mercurio disuelve el oro formando una amalgama (hablaremos de ellas más adelante), calientas la amalgama y se evapora el mercurio, quedándote el oro al fondo.


Así estaban los romanos: locos con Hispania y este líquido plateado.


Y lo que la Historia te quita, la Historia te da. ¿Cómo extraíamos los españoles plata de las minas del Potosí? De la misma manera que los romanos extraían oro de las minas gallegas: mercurio, amalgama y calentar.


Sin embargo, no caímos en la sencillez del proceso tan pronto. Los primeros años de extracción fueron fundiendo el mineral con óxido de plomo (PbO). Pero este proceso era costoso, ya que para alcanzar 962 ºC se necesitaba mucha madera, y poco eficiente. Entonces llegó Bartolomé de Medina, y se le ocurrió extrar la plata como el oro: por amalgación. Fue un éxito.




Y bueno, hablemos un poco de amalgamas. Al mezclar dos metales fundidos obtenemos aleaciones, por ejemplo, cobre + estaño = bronce. Pero cuando uno de los metales es mercurio, obtenemos amalgamas. Las amalgamas pueden ser líquidas o sólidas, dependiendo de si tienen más o menos mercurio.


PERO NO ES PLATA TODO LO QUE RELUCE ...


El mercurio es un bicho malo. Con el talio, el plomo y los radiactivos, los Manson de la Tabla Periódica.


En el caso del "agua plateada", ataca al sistema nervioso, sistema inmunológico, riñones, pulmones, piel, estómago, ojos ... Vamos, que te deja para el arrastre.


Podéis imaginaros los mineros de mercurio, los antiguos. Al obtener mercurio, a 650 ºC el mercurio es un gas. Tras unas semanas respirando mercurio, no había minero. En el siglo XVIII la cosa mejoró para el minero de mercurio español: empezaron a controlarse los días que podían trabajar los mineros seguidos, lo que redujo considerablemente la mortalidad.


Pero esta no es la única fuente de riesgo de intoxicación por mercurio. El mercurio no se elimina, por lo que se va acumulando. Y los peces que viven en aguas contaminadas por mercurio se convierte en depósitos de este tóxico elemento (no solo en forma de metal, también en forma iónica y en forma de dimetilmercurio). Así, en 1956 murieron 900 personas en Minamata por consumir pescado intoxicado.

 

Del 7Up al Revigator: agua enriquecida

En todas las botellas de agua viene su composición química: calcio, cloruros, magnesio, potasio, carbonatos, fosfatos, sodio, fluoruros, sulfuros ...Esto no es lo único. También contiene otros iones, cuya concentración es tan pequeña (ppm, parte por millón, e incluso menos) que no informan de ella. 

El lógico pensar que nuestra salud (la salud de unos seres que son un 60 % agua) depende de la composición del agua que bebemos. En algunos casos con más razón que en otros, hemos estado buscando las mejores aguas para beber, y si no las hemos encontrado, no  hemos dudado en añadirle lo que necesitábamos.



LITIO


El litio lleva casi dos siglos usándose en Medicina, sobretodo para tratar transtornos psicológicos (depresiones, transtorno bipolar y manías). También se ha usado como sedante, para la artristis y para la gota; pero no se han encontrado evidencias de que sea efectivo.


El año pasado, un estudio de Psiquiatría llegó a sugerir en The New Tork Times añadir al agua potable una pequeña dosis de litio con el objetivo de reducir las tasas de suicidios, asesinatos y violaciones.


En 1929 se empezó a producir en EEUU una bebida llamada "Bib-Label Lithiated Lemon-Lime Soda". Quizás no os suene, pero casi seguro que os suena el 7Up. Inicialmente esta bebida contenía citrato de litio, y los efectos de este hizo que fuera usada como remedio para la resaca. En 1948, se prohibió en EEUU el uso del litio en alimentación.





FLÚOR


En muchas ciudades se añade flúor al agua para prevenir las caries, sobretodo en países subdesarrollados en los que para la mayoría de la población es difícil tener acceso a productos de salud dental fluorados. La concentración de flúor suele ser 0'7 mg /L.




Se comenzó a fluorar las aguas en 1945, en Gran Rapids (Michigan, EEUU). Actualmente, el 72 % de las ciudades estadounidenses cuentan con agua fluorada.


Existe la polémica sobre si está práctica es beneficiosa para la salud o no. Un estudio de 1992, observó que las ratas que habían estado bebiendo 2 años agua con altos contenido en flúor padecían cáncer de huesos. Sin embargo, no hay evidencias en humanos.


URANIO Y TORIO



Ver como era la vida hace un siglo siempre resulta curioso. Otra manera de pensar e interpretar las cosas que hoy nos parece ridícula. Por ejemplo, mientras que hoy en día somos conscientes de los peligros que conlleva la radiactividad, hace un siglo se entendía como algo casi mágico capaz de curar casi todo.


En el siglo XX, en pleno auge de la Radioquímica, entraron en el mercado una gran cantidad de productos con ingredientes radiactivos. El más curioso es uno llamado "Revigator".


Se trataba de una jarra de cerámica, recubierto su interior de un mineral llamado carnotita (mineral que contiene uranio, vanadio, y otros cationes) y un grifo. Usarlo era muy sencillo: antes de acostarte llenabas la jarra de agua, y a la mañana siguiente ya podías beber hasta reventar el agua radiactiva.


Se suponía que esto curaba casi todo, salud total por 30 $. ¿Qué podía ir mal?


Podrían preguntárselo a Eber Byers. Este millonario estadounidense se metió entre pecho y espalda nada más y nada menos que 1400 ampollas de Radithor (ese productor, además de uranio tenía torio). Murió dos años después, y la causa era más que obvia. Tras su muerte, se empezaron a prohibir estos productos.

El porqué del experimento del huevo y el alcohol

Si cascamos un huevo en un plato con alcohol etílico de 95º (el de las heridas), veremos como este empieza a cocinarse. A los pocos minutos, el huevo parecerá listo para servir con una patatas fritas y unos chorizos (un chute de colesterol para ir olvidándonos de los propósitos del 2015). ¿Por qué?

Los péptidos son uniones de aminoácidos, moléculas de tamaño pequeño - mediano y que tienen un grupo amino (-NH2) y un grupo ácido (-COOH). Si ese péptido cumple una función (estructural, transporte, defensiva, enzimática, reserva ...), le llamamos proteína. En el huevo hay bastantes proteínas, principalmente ovoalbúmina.


 
Las proteínas son moléculas muy grandes. Cientos o miles de aminoácidos unidos (la más grande, la titina, puede llegar a tener 33000 aminoácidos). Para que cumpla una función, todo tiene que estar perfecto: el tamaño de los aminoácidos, el carácter de los aminoácidos, las interacciones entre estos, la distancia, pero no solo esto.


Las proteínas están "hechas" para trabajar a una determinada temperatura, a un determinado pH y en un determinado disolvente.


Las proteínas del cuerpo humano está acostumbradas a trabajar a 37 ºC. A 40 ºC (fiebre), empiezan a perder su función y podemos tener problemas. Estas deben trabajar a pH 7 (excepto las del estómago, donde el pH es 1, muy ácido).


Cuando una proteína pierde su función por un cambio de condiciones, se dice que se ha desnaturalizado. Dos "ejemplos gastronómicos":


Cuando freímos un huevo o lo cocemos, lo que hacemos es desnaturalizar sus proteínas (principalmente albúmina) aumentando la temperatura.


 
Cuando hacemos una cuajada, lo que hacemos es desnaturalizar las proteínas de la leche (principalmente caseína) cambiando el pH (generalmente bajándolo, es decir, añadiéndole un ácido).


¿Por qué el etanol desnaturaliza? Por el disolvente.


Las proteínas del huevo están preparadas para trabajar con el agua como disolvente. Cuando les ponemos como disolvente etanol, se desnaturalizan.  Esto se debe a dos motivos


PERMITIVIDAD


Es la tendencia de un disolvente a mantener separadas las cargas. Algunos aminoácidos tienen partes ionizables, que pueden tomar carga negativa o positiva. Cargas positivas atraen a carga negativa, y a esas interacciones electrostáticas se debe gran parte de la funcionalidad de la proteína. 

El agua tiene más tendencia a separar las cargas que el etanol. O sea, una carga negativa puede que no sea lo suficientemente fuerte para atraer una carga positiva en agua, pero en etanol, sí.


POLARIDAD


Los moléculas son por definición neutras, o sea, cargas positivas + cargas negativas = 0. Pero esto en conjunto. En una molécula puede haber una parte más positiva que otra, y esto es la polaridad.

 
Por ejemplo, el agua, H2O, es neutra. Ahora bien, el oxígeno tiene carga parcial negativa, y el hidrógeno carga parcial positiva. Y la carga parcial del oxígeno más la del hidrógeno es 0.


 
Estas "cargas parciales" son mucho más pequeñas que las cargas de los iones que el disolvente mantenía más o menos separadas. Pero son muy importantes.

 
El agua es más polar que el etanol, y al pasar de un medio más a polar a uno menos, puede haber un desajuste en la estructura que provoque la infuncionalidad de la proteína.



 
SOLUBILIDAD

 
En este proceso no todo son las proteínas. Las grasas son insolubles en agua (ejemplo, agua y aceite), pero en etanol (al ser un disolvente menos polar) son ligeramente solubles. Los lípidos del huevos (principalmente la yema) pasarán al etanol, y esto provocará un cambio en el aspecto físico del huevo.

 
¿Y SI NO TENGO ETANOL?

 
También se podría usar propanona (acetona, el quitaesmalte). Esta es mucho más polar que el agua y mantiene las cargas mucho más unidas que esta. Luego el proceso sería más rápido. ¿Por qué no se usa? El quitaesmalte tiene una pureza muy baja. Para que sirviera tendría que ser una proponona más pura, y no es fácil para comprar.


¿SE PUEDE HACER CON BEBIDAS ALCOHÓLICAS?


Mientras que la graduación del alcohol de las heridas es de 95º, la del whisky (por ejemplo) está entorno a 40º. O sea, hay más agua que alcohol, por lo que el proceso no se dará con algunas bebidas y con otras será muy lento. 

 
¿SE PUEDE COMER?

 
No. Es tóxico. El alcohol de las heridas no se puede beber, ya que no ha sido fabricado pensando en el consumo humano, y puede provocar serios problemas para la salud.

¿Cómo enriquecer los alimentos con hierro?

El hierro forma parte del grupo hemo (ver imagen). Cada molécula de hemoglobina (una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos) tiene 4 grupos hemo. El oxígeno se une al hierro, y gracias a esto, el oxígeno se puede distribuir a todas las células del cuerpo. Esta es su principal función en el organismo.


La ingesta diaria recomendada depende de la edad y del sexo: mujeres en edad fértil requieren mucho más hierro que los hombres (por la menstruación). Por ejemplo:


MUJER 20 AÑOS       18 mg/día
HOMBRE 20 AÑOS    10 mg/día


El déficit produce anemia.


La carne roja, las legumbres y las espinacas son ricas en hierro. El hierro de la carne roja procede de la hemoglobina; el hierro de los vegetales no está en forma hemo, si no que se encuentra en forma de sal.


Pero hay alimentos que no tienen mucho hierro, o tienen, pero por motivos comerciales, interesa enriquecerlos. Para ello hay que recurrir a la Química.

 
Nosotros lo asimilamos en forma iónica, principalmente, en forma de ión ferroso Fe (II). Buscamos, por tanto, sales de hierro. Se ha demostrado que también asimilamos hierro electrolítico (muy puro), pero si el tamaño de las partículas es de menos de 45 µm (la mitad del grosor de un pelo).


La lógica manda busca sales solubles, para que se asimilen lo más rápido posible. Por ejemplo, sulfato ferroso (FeSO4) y gluconato ferroso. Sin embargo, esto es un problema. Imaginemos que estamos comiendo unos cereales enriquecidos con FeSO4. Con la saliva, el FeSO4 se disolvería y empezaríamos a notar un sabor desagradable: la boca nos sabría a sangre. Y el sabor a sangre no es agradable para la mayoría de los seres humanos; así que esos cereales no se venderían mucho. Además, si el alimento tiene humedad, se disuelve antes de consumirlo, y el Fe (III) puede oxidar ácidos grasos insaturados, dándole al alimento un sabor rancio.



Busquemos una sal menos soluble, como el fumarato ferroso y el succianato ferroso. Estos en la boca no se disolverían del todo (darían un ligero sabor metálico), pero sí en el estómago, donde el medio es muy ácido. La velocidad de absorción es bastante alta, pero en individuos con poca acidez estomacal (niños muy pequeños), se tarda más.

 
Otra opción son las sales insolubles, como el pirofosfato férrico [ Fe4(P2O7)3] y el ortofosfato férrico (FePO4). Estos productos no afectan en nada al sabor, pero al ser tan poco solubles, la mayoría queda sin absorben. Lo bueno es que son muy baratos.


También podemos ussar hierro protegido, por ejemplo, el quelato de EDTA (Na - Fe - EDTA). La absorción de hierro es 2 o 3 veces mayor que si se usa FeSO4 (ya que lo protege de los inhibidores de absorción del estómago). El problema es el color, pardo (ver imagen). Además, es muy caro. 



 
Y la última opción es usar FeSO4 encapsulado. Se rodea de una capa de celulosa, dextrina o aceite; de forma que la cápsula se abra en el estómago, y no percibamos ese sabor a metal en la boca.


Nesquik usa pirofosfato férrico (insoluble). En estos casos, sí es necesario: la leche es rica en muchos nutrientes, pero no en hierro, así que el cacao en polvo enriquecido la complementa (de Cola Cao no digo nada ya que no lo especifica). En comidas para bebé también usan pirofosfato.


Por el mismo motivo que enriquecer el cacao en polvo en necesario, lo es enriquecer los cereales. Aquí he visto marcas que usan pirofosfato, y también marcas que usan hierro electrolítico. En este último caso, podemos hacer este experimento tan curioso.