El fuego, ¿líquido, sólido o gaseoso?

Sólido, líquido y gaseoso: esos son los estados de la materia, según nos enseñaron en la escuela. Y luego nos enteramos de que había otros más: plasma, condensados Bose-Einstein, materia degenerada, plasma de quarks-gluones…

A pesar de ello, seguimos teniendo un problema con el fuego, pues no parece entrar en ninguna de esas clasificaciones.

Y es exactamente por eso que ha fascinado a los científicos durante siglos. Uno de ellos fue el físico y químico Michael Faraday (1791-1867), quien descubrió la inducción electromagnética, el diamagnetismo y la electrólisis.

Además de eso, fue el creador de las legendarias Conferencias de Navidad de la Royal Institution de Londres, en 1825, una tradición que aún se mantiene. Su idea era presentarles a los jóvenes las maravillas de la ciencia a través de espectáculos.

El propio Faraday fue uno de los conferencistas en esos primeros tiempos. En 1848, en su exposición más famosa, empezó diciendo: “No hay mejor puerta para entrar al estudio de la filosofía natural que considerando el fenómeno físico de una vela”.

Esa conferencia, La historia química de una vela, es una favorita de los químicos desde entonces, entre ellos a la investigadora forense de incendios Niamh Nic Daeid.

“En mi área, particularmente cuando estamos trabajando en un caso y tenemos que explicar cómo funciona el fuego en un tribunal, lo que tenemos que hacer es explicar en términos muy sencillos la combustión: qué es, cómo ocurre, cómo empiezan los incendios, cómo se desarrollan, etc.”, dice la experta.

“Cuando recién estaba empezando en el área, un amigo me sugirió que leyera las conferencias de Faraday”.

¿Cómo explica Niamh Nic Daeid el misterio del fuego, que no parece ajustarse a ninguno de los estados clásicos de la materia? “El fuego es una reacción química. Es algo que les sucede a gases en la mayoría de las circunstancias. Y es algo que pasa como resultado del calentamiento de la materia -sólida o líquida- para producir vapores, que luego se encienden al mezclarse con el oxígeno”.

Entonces, no es un sólido ni un líquido y es casi un gas, pero no lo es. El fuego es algo que le ocurre al gas.

“Para hacer fuego, tienes que tomar un sólido o un líquido, calentarlo para que se rompan vínculos químicos en el combustible (el sólido o el líquido con el que empezaste) y eso hace que se libere gas. Ese producto gaseoso se mezcla con el oxígeno. Luego introduces una fuente de encendido que produce una llama”.

Al prender una vela, “estás viendo química”. O, en otras palabras, no es un estado de la materia, sino una reacción.

Esta pregunta inicial sobre el fuego no hizo más que despertar otras curiosidades sobre este fenómeno que parecía tan cotidiano y tan desconocido a la vez.

¿Por qué es tan caliente?

Cuando calentamos algo, como leña en una chimenea, libera gas. La reacción de esos gases con el oxígeno en el aire es lo que vemos como fuego.

“La combustión es una reacción exotérmica, lo que quiere decir que la cantidad de calor liberada es mayor que la energía que está absorbiendo”, explica el investigador de fuego, Conor Mackintosh. Esa reacción libera mucha energía y por eso el fuego es tan caliente.

el fuego en la oscuridad

“La luz que vemos es producida por electrones brincando de una energía a otra más alta, por eso la vemos como una llama brillante”, responde Nic Daeid.

Es cierto que los vínculos que se están rompiendo son de carbón a carbón, lo que libera energía. Pero, ¿por qué tenemos fotones también? “Lo que estás haciendo es romper los vínculos carbón a carbón, pero también estás introduciendo energía en los átomos mismos. Esa energía excita los electrones que están dentro del átomo y los hace brincar de un nivel de energía a otro. Cuando se relajan, emiten luz”, aclara la investigadora forense de incendios.

“Si agregas otros compuestos, como cobre, arden en colores distintos porque los niveles de energía son diferentes”. Es así como funcionan los fuegos artificiales.

Un generador de oxígeno atómico que simula el calor

n La Agencia Espacial Europea (ESA por sus siglas en inglés) ha comenzado a operar un nuevo simulador que dispara un láser para generar una variedad de oxígeno que suele encontrarse únicamente en órbitas bajas y que erosiona a los satélites.

El simulador se encuentra en el Laboratorio de Materiales y Componentes Eléctricos, un conjunto de laboratorios en el centro técnico de la ESA en Holanda dedicado a simular los distintos aspectos del entorno espacial.

El objetivo de este nuevo instrumento es reproducir un fenómeno desconocido durante las primeras décadas de la era espacial. A principios de los años ochenta, cuando los primeros transbordadores comenzaron a regresar de las órbitas bajas, los ingenieros descubrieron con sorpresa que las mantas térmicas de las naves estaban fuertemente erosionadas.

El causante resultó ser un tipo de oxígeno atómico altamente reactivo: átomos de oxígeno en los límites de la atmósfera formados cuando la potente radiación ultravioleta del Sol rompe las moléculas de oxígeno normal, como el que se encuentra a ras de suelo. NCYT

Respuesta

No es un sólido ni un líquido y es casi un gas, pero no lo es. El fuego es algo que le ocurre al gas

JJ/I