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Ocaso de cobalto (III)

Somos curiosos y capaces de encontrar inspiración en los lugares más insospechados. Cuando la mente está acostumbrada a trabajar, aunque nos sintamos distraídos, somos capaces de encontrar belleza en lo cotidiano, de recrear ese momento íntimo y transferirlo a través del Arte, de la Ciencia, hasta de las conversaciones efímeras. Cualquier objeto es capaz de desencadenar una idea si hemos aprendido a mirar, a vivir en lo profundo, más allá de lo aparente. Y si logramos ser el que señala quizá podamos llegar a ser creadores del objeto señalado.

A veces trato de imaginar cómo un artista ha llegado a una idea, si le asaltó investigando, leyendo, o simplemente preguntándose qué llevan esas bolsitas de papel que encontramos en los bolsillos y que dicen do not eat silica gel, que quizá la abrió, vio cómo las bolitas que albergaba dentro cambiaban de color, y sus ansias de curiosidad le llevaron a descubrir que estaban impregnadas por un pigmento tornadizo. Y quizá vio un cielo entero en cada una de ellas, vio toda su inmensidad y todo su tiempo. Y quiso hablar de ese cielo, quiso hablar de conservación, de luz, de colores, de Arte, de lo extraordinario que anida en todas las cosas.

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El gel de sílice es una forma granulada y porosa del dióxido de silicio (SiO2) que encontramos como adsorbente acompañando a productos que pueden estropearse por la presencia de agua: aparatos electrónicos, prendas de piel, zapatos, bolsos… Así como en los desecadores que empleamos en el laboratorio, o como fase estacionaria en cromatografía en columna.

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Es importante recordar que un compuesto adsorbente (con d), como el gel de sílice, es aquél que retiene el agua en su superficie; mientras que un compuesto absorbente (con b) retiene el agua en su interior.

El gel de sílice es un sólido amorfo, inodoro, insípido y no tóxico de fórmula general SiO2·xH2O. Posee propiedades químicas estables, estructura porosa y una excelente capacidad para la deshumidificación debido a su amplia superficie específica y estructura hidrofílica. Es fácil de manejar y puede ser regenerado calentándolo para ser nuevamente utilizado.

La naturaleza de la superficie de la sílice es de gran importancia: en general se trata de una red con grupos siloxano (Si-O-Si) y silanoles (Si-OH) de diferente naturaleza según los enlaces de hidrógeno establecidos entre sí y con el agua retenida que sin duda juega un papel trascendental al definir las propiedades superficiales de la sílice.

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Los grupos OH superficiales son sitios en los que puede ocurrir adsorción física del agua o de otras moléculas polares. Sobre una superficie completamente hidroxilada el agua cubrirá primero todos los sitios OH accesibles formando una lámina con múltiples enlaces de H. Inicialmente el par de OH adsorbe una sola molécula de H2O. En una segunda etapa, se adsorben dos moléculas de agua más, y en la tercera etapa se adsorben otras tres moléculas más de agua, formándose el clúster de la figura.

cluster gel silice

Su composición depende tanto del método de preparación como del tratamiento térmico. Al calentar a temperaturas inferiores a 150oC se elimina físicamente el agua adsorbida. Por encima de 200oC empieza a eliminarse la primera capa de agua fuertemente ligada a través de enlaces de hidrógeno. A partir de los 450oC puede producirse además la formación de enlaces siloxano por deshidratación de grupos silanoles vecinos

Si-OH + Si-OH  →S i-O-Si + H2O

desactivando el carácter polar superficial y originándose una superficie hidrofóbica que origina adsorciones muy débiles y no específicas, por lo que pierde utilidad por encima de los 450oC .

El gel de sílice es capaz de retener hasta un 40% de su peso en agua, lo que resulta muy práctico tanto para conservar ciertos productos como para su uso como desecante en el laboratorio. El inconveniente es que este compuesto es incoloro y su aspecto no varía con la presencia de agua, así que por sí solo no nos sirve ni como indicador de humedad ni sabremos hasta qué punto está siendo eficiente o ha llegado a su límite de capacidad de adsorción. Por este motivo se le añade un indicador de color que sí varía con la presencia de humedad: cloruro de cobalto II.

Qingdao WinSorb Limited

Tal y como ya se ha explicado en el artículo anterior de esta serie, Ocaso de cobalto (II), el cloruro de cobalto II es un compuesto higroscópico, que absorbe humedad y la incorpora a su estructura cristalina. Las moléculas de agua absorbidas afectan al entorno del cobalto, pasando de geometría tetraédrica a octaédrica y afectando así al color.

Estructura CoCl2 hidratado-deshidratado

Cuando el cloruro de cobalto está deshidratado presenta una estructura tetraédrica y coloración azul, mientras que cuando está hidratado presenta estructura octaédrica y coloración rosa. Por este motivo la coloración rosa del cloruro de cobalto II nos sirve para detectar la presencia de agua no retenida por el gel de sílice y por tanto su incapacidad para seguir reteniendo más moléculas de agua.

cobalt-chloride

El cloruro de cobalto II es un compuesto tóxico por ingestión, y es por ello por lo que en los envases que contienen gel de sílice suelen aparecer mensajes de precaución como no ingerir (en inglés do not eat).

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La presencia de agua ambiental puede relacionarse con el tiempo, así que su medida o detección nos permite augurar próximas lluvias. En este mecanismo de predicción un tanto rudimentario se basan los galos do tempo portugueses (gallos del tiempo) que presentan diferente coloración según el tiempo. Cuando hay elevada humedad ambiental presentan coloración rosa, y cuando ésta es baja presentan coloración azul.

749El compuesto empleado como pigmento para fabricar estos galos do tempo también es el cloruro de cobalto II, con lo que el mecanismo de cambio de color es el mismo que el descrito anteriormente. Este pigmento también se utiliza en otras figuras decorativas y religiosas de color cambiante.

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Cuadrado higroscópico. Cloruro de cobalto II sobre lienzo (106,2 x 106,5 cm). Fran Herbello, 2014

Quizá el artista de Cuadrado higroscópico abrió una bolsita de gel de sílice, quizá se encontró con un galo do tempo en una tienda de recuerdos de Portugal, quizá leía un libro de Química, quizá recordó alguna práctica de laboratorio del instituto, quizá su madre tuviese una figura decorativa en la cocina que sorprendentemente cambiaba de color los días de lluvia.

Su curiosidad, su irremediable naturaleza, puso a su disposición la idea de una obra de arte. La reflexión, la investigación, los experimentos, la finura de la artesanía llegarían después para posarse sobre un lienzo que mantendría inerte un ocaso de cobalto, a resguardo, sin días de lluvia que señalar.

Este artículo participa en la XLI Edición del Carnaval de Química alojado en Cienciaonline.com

 Fuentes: 

Diseño y síntesis de materiales “a medida” mediante el método SOL-GEL.  Rojas Cervantes, María Luisa. Ed. UNED, 2012

Técnica y síntesis en química inorgánica. Robert J. Angelici. Ed. Reverte, 1979

Técnicas analíticas de separación. M. Valcárcel Cases,A. Gómez Hens. Ed. Reverte 1988

Estudio de las condiciones de reacción para la obtención de Sílica Gel  Adsorbente (SGA). Carlos A. Báez Q., María Carolina Sáenz G., Gerardo Rodríguez N. Universidad Nacional de Colombia – Sede Bogotá, Departamento de Ingeniería Química, 2005

    6 comentarios en "Ocaso de cobalto (III)"

    • Gracias por aclararme el tema de los “galos do tempo” (virgencitas indicadoras para mi abuela).
      Sólo me queda una duda: ¿Qué sentido tiene incluir un compuesto tóxico que cambia de color en una bolsita de sílica gel que es opaca y no deja ver su interior? No recuerdo haber visto ninguna que no fuera 100% de papel (como la que muestras en tu artículo) y sin ninguna ventana ventana por donde pudiera comprobar el color del material contenido. Tampoco recuerdo ninguna instrucción acerca de que el cambio de color indicara que el producto se ha agotado.

      • Deborah García Bello says

        En muchos casos estas bolsitas contienen únicamente gel de sílice, porque lo que nos interesa es que adsorban la humedad, no si hay mucha o poca. Se usan para proteger, no para indicar. Aunque a veces contienen igualmente el pigmento, a pesar de estar tapado, y sólo podremos ver su color si rompemos la bolsita.
        En su uso en laboratorio, en los desecadores, o para transportar material electrónico sensible, sí suele incluirse el pigmento bien visible, porque es indicativo de si el producto está a salvo de la humedad o por el contrario ha podido ser dañado. La coloración azul se usa como garantía, y este hecho suele especificarse en el embalaje. En estos casos el gel de sílice está expuesto al producto directamente o se encuentra en bolsitas o cajas transparentes.
        Imágenes que he encontrado de estos ejemplos donde la coloración es visible:
        Cámara de fotos
        Para lentes telescópicas
        Para accesorios de piel y productos electrónicos

    • Ahora mismo no lo recuerdo, pero juraría que hay un esmalte para cerámica que según el espesor de la capa que apliques, una vez vidriado, su coloración varía del azul al rosa también, así que debe llevar cloruro de cobalto II.

    • Procedo a autocorregirme.
      Hoy le comenté a mi profesora de química lo de esta serie de posts y aproveché para preguntarle qué óxido llevaba aquel esmalte, y me dijo que lleva un óxido de níquel y también ¿bario? el segundo no me acuerdo, pero el que hace ambos colores según el espesor de la capa que apliques al cuerpo cerámico es el níquel.

    • Jacome says

      ¡Vaya!… gracias por despejar el misterio de los Gallitos del tiempo.
      Excelente explicación.
      Saludos y disculpa lo doméstico de mi comentario.

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