jueves, 1 de marzo de 2018

Breve historia de una lámpara de gas. Sobre el carburo de calcio y el acetileno


El acetileno o etino es el alquino más sencillo (dos átomos de carbono unidos por un triple enlace):


Es un gas incoloro, algo más ligero que el aire (menos denso), cuya característica más destacable es su inflamabilidad. La combustión del acetileno, de fórmula molecular C2H2, produce llamas que pueden alcanzar temperaturas próximas a los 3500 ºC. Por tanto, no es de extrañar que el acetileno
haya sido usado como combustible de lámparas de gas en el pasado, proporcionando una llama muy luminosa, empleadas en minería, espeleología, faros de bicicletas y automóviles, etc.

La reacción de combustión del acetileno es:

2 C2H2   +   5 O  ----->   4 CO2  +   2 H2O

Como todas las combustiones es un proceso exotérmico. El acetileno tiene un elevado poder calorífico, desprendiendo más de 48 megajulios por kg quemado (11.600 kcal/kg), superior a combustibles como el butano y el propano y algo inferior al gas natural. La combustión incompleta del acetileno producirá, claro, el peligroso monóxido de carbono (2 C2H2   + 3 O2   -----> 4 CO   +   2 H2O).

El acetileno o etino fue descubierto por Edmund Davy (primo del gran químico inglés Humphry Davy, pionero de la electroquímica y descubridor de elementos por electrólisis; mentor de Faraday) en 1836 por serendipia cuando intentaba aislar el metal potasio mediante el fuerte calentamiento de carbonato de potasio con carbono (se obtiene un residuo de carburo que al reaccionar con agua libera el gas inflamable, el nuevo hidrocarburo). Aunque Edmund Davy vislumbró la potencialidad del nuevo hidrocarburo como gas de alumbrado, dada la luminosidad de su llama, lo cierto es que el hallazgo del químico inglés no fue suficientemente apreciado y cayó en el olvido, hasta que el químico orgánico francés (y pionero de la termoquímica, a quien debemos la distinción entre reacciones endotérmicas y exotérmicas, según absorban o desprendan energía en forma de calor) Marcellin Berthelot lo redescubre y lo bautiza con el nombre de "acetileno" hacia 1860. El bueno de Berthelot repudió siempre el enriquecerse con sus descubrimientos, algo que consideraba indigno. Gran hombre, sin duda.

[MARCELLIN BERTHELOT (1827 -1907)]

Hemos mencionado con anterioridad el uso que el acetileno tuvo en iluminación a gas. Mineros y espeleólogos emplearon lámparas de acetileno a principios del siglo XX. Esta lámpara de gas es conocida como "lámpara de carburo", debido al reactivo, el carburo de calcio, utilizado para la generación del gas acetileno (que al quemarse proporcionará una llama muy luminosa). Este tipo de antiguas lámparas consta de dos compartimentos (uno para el carburo, en el fondo, y otro superior para el agua), uno para cada reactivo, y una llave o grifo de regulación para ir añadiendo de forma controlada el agua al carburo de calcio (CaC2). La reacción que tiene lugar (en la que además del acetilenoC2H2, se forma como producto cal apagada o hidróxido de calcio) es:

CaC2   +   2 H2O   ---->   Ca(OH)2   +   C2H2

El acetileno formado mediante esta reacción química se quema en una boquilla (la lámpara de carburo puede llevar un reflector parabólico acoplado que permita concentrar los rayos de luz originados en la combustión al hacerlos converger en el foco).

La invención de la lámpara de carburo se debe a un ingeniero de minas francés, Henri Eugene Alexandre (Enrique Alexandre y Gracián), afincado en Barcelona. La patentó en 1899 y la presentó en la importante Exposición Universal de París de 1900.

El carburo de calcio o acetiluro de calcio (este nombre me gusta más, para evitar el típico error de formularlo como Ca2C, con el que nos ponían a prueba en el primer curso universitario de Química) es un sólido grisáceo (realmente un sólido cristalino blanco en estado puro, con densidad 2,2 g/cm3) de fórmula CaC2 (y no Ca2C como su nombre de carburo parece indicar) que, como ya se ha dicho, forma acetileno, C2H2, al reaccionar con el agua.

El carburo de calcio fue descubierto por el gran químico alemán F. Whöler en 1862 al calentar una aleación de zinc y calcio con carbón. Asimismo Whöler describió la reacción, rápida y exotérmica, del carburo o acetiluro de calcio con el agua.

[F. WHÖLER (1800 - 1882). El eximio químico alemán, pionero de la química orgánica con su célebre síntesis de la urea, ante el oscuro y complicadísimo panorama que presentaba la química orgánica a principios del siglo XIX llegó a decir: "es como un bosque espeso con pocas sendas, por no decir ninguna". No le faltaba razón a Whöler, aunque el colosal trabajo de los químicos decimonónicos permitió ir, poco a poco, abriendo caminos luminosos por los que atravesar la espesura del bosque orgánico. ]


El carburo o acetiluro de calcio (CaC2) se puede obtener mediante la reacción:

Ca   + 2 C   ---->  CaC2

Pero normalmente se obtiene a partir del óxido de calcio (CaO). La reacción se lleva a cabo en un horno de arco eléctrico a elevada temperatura (a unos 2.000 ºC). Consiste en la reacción del óxido de calcio con el carbono según:

CaO   + 3 C   ----> CO   + CaC2

Concluimos esta breve historia del acetileno, el carburo de calcio y las lámparas de gas señalando que el acetileno es empleado hoy día en soldadura por combustión o autógena, la llamada soldadura oxiacetilénica, en la que se obtiene una llama azulada como resultado de la reacción del oxígeno (comburente) con el acetileno (combustible), con temperaturas que alcanzan los 3.000 - 3.500 ºC.

Una llama que, como hemos visto, tiene su historia.


Para saber más:





1 comentario:

Anónimo dijo...
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