El corazón que late con mercurio es una reacción redox electroquímica entre los elementos mercurio , hierro y cromo. La reacción hace que oscile una gota de mercurio en el agua.
La reacción observable demuestra un efecto de una doble capa eléctrica no homogénea . [1] [2] A menudo se utiliza como demostración en el aula.
El experimento
En el experimento, se coloca una gota de mercurio en un vidrio de reloj , sumergida en un electrolito como el ácido sulfúrico que contiene un agente oxidante como el peróxido de hidrógeno , el permanganato de potasio o el dicromato de potasio. La punta de un clavo de hierro se coloca casi tocando el mercurio. Si la posición de la punta de la uña es la correcta, la gota de mercurio comienza a oscilar, cambiando de forma.
La explicación
En una variación, se cree que el mecanismo es el siguiente: el dicromato oxida el mercurio y forma una capa de óxido de mercurio. En el proceso, el dicromato se reduce al ión cromo (III). La capa oxidada del mercurio reduce la tensión superficial de la mancha y la mancha se aplana al entrar en contacto con el clavo de hierro. Luego, el sulfato de mercurio oxida el hierro al ion hierro (II) y, en el proceso, se reduce de nuevo a mercurio metálico. Una vez que no queda una capa de óxido en la mancha de mercurio, la tensión superficial aumenta y la mancha se redondea y pierde contacto con la uña, para comenzar el proceso nuevamente.
La reacción neta es que el dicromato oxida el hierro. Esta reacción favorable impulsa las oxidaciones / reducciones de mercurio y las oscilaciones de forma. Cuando el dicromato se reduce por completo, la reacción se detiene.
Sin embargo, puede haber otros mecanismos involucrados. Lin y col. parecen informar que las oscilaciones ocurren sin la presencia del agente oxidante, aunque el mercurio no parece tener una capa oxidante y las oscilaciones son mucho más débiles.
Se forma una doble capa eléctrica entre la superficie de la gota de mercurio y la solución de electrolito. En reposo, esta capa es uniforme. Cuando se introduce la punta de hierro, comienza una reacción redox en la que el hierro se oxida al ion férrico . Al mismo tiempo, el reactivo oxidante se gasta, por ejemplo, cuando el peróxido de hidrógeno junto con los iones hidronio se reduce a agua. Debido a que la oxidación solo tiene lugar en las proximidades de la punta y el proceso de reducción cubre toda la superficie de la gota, la tensión superficial ya no es homogénea, lo que da lugar a oscilaciones. [3]
Aunque esta reacción está mediada por cambios en la tensión superficial, es muy similar en mecanismo a otros osciladores químicos como la reacción de Belousov-Zhabotinsky , que tiene varias reacciones redox intermedias impulsadas por la oxidación del malato por el bromo.
Historia
El corazón latiendo de mercurio fue observado por primera vez en el año 1800 por Alessandro Volta y William Henry . El fenómeno químico en la forma más conocida hoy en día fue descrito por primera vez por el químico alemán Friedlieb Ferdinand Runge , el descubridor de la cafeína . [4]
Ver también
- Demostraciones sencillas en el aula: jardín químico - reacción del perro que ladra - reacción de la botella azul
- Oscilador químico
Referencias
- ↑ Mercury Beating Heart: Modificaciones a la demostración clásica Najdoski, Metodija; Mirceski, Valentin; Petruševski, Vladimir M .; Demiri, Sani. J. Chem. Educ. 2007 , 84, 1292. Resumen
- ^ Avnir, David (1 de marzo de 1989), "Pulsaciones de interfaces inducidas químicamente: el corazón que late de mercurio", Journal of Chemical Education , División de educación química de la American Chemical Society, v66 (n3): 211 (2), Bibcode : 1989JChEd..66..211A , doi : 10.1021 / ed066p211 , ISSN 0021-9584
- ^ Shu-Wai Lin; Joel Keizer; Peter A. Rock; Herbert Stenschke (1974). "Sobre el mecanismo de las oscilaciones en el corazón de Mercurio que late " . Actas de la Academia Nacional de Ciencias de los Estados Unidos de América . 71 (11): 4477–4481. Código Bibliográfico : 1974PNAS ... 71.4477L . doi : 10.1073 / pnas.71.11.4477 . JSTOR 64221 . PMC 433909 . PMID 16592197 .
- ^ Jansen et al .: 200 Jahre „Pulsierendes Quecksilberherz” ︁. Zur Geschichte und Theorie eines faszinierenden elektrochemischen Versuchs. (publicado por primera vez en CHEMKON, 1994). Biblioteca en línea de Wiley.
Enlaces externos
- Reacción electroquímica pulsante: corazón latiendo de mercurio en YouTube
- Mercury 'Beating Heart' en YouTube
