El fuego, ¿es líquido, sólido o gaseoso? Y, ¿por qué es caliente?
El fuego, ¿es líquido, sólido o gaseoso? Y, ¿por qué es caliente?
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...
Con todo y eso, seguimos teniendo un problema con el fuego: no parece ser ninguna de esas cosas.
Y es exactamente por eso que ha fascinado a los científicos durante siglos.
Uno de los fascinados fue el físico y químico Michael Faraday (1791-1867) quién descubrió -entre otras cosas- la inducción electromagnética, el diamagnetismo y la electrólisis.
Además de eso, fue el creador de las legendarias Conferencias de Navidad en la Royal Institution de Londres, en 1825, una tradición que aún se mantiene. Su idea era presentarle a los jóvenes las maravillas de la ciencia a través del espectáculo.
Faraday mismo fue uno de los conferencistas en esos primeros tiempos y la más famosa, de 1848, empezó así:
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, lo que tenemos que hacer a veces, particularmente cuando estamos trabajando en un caso y tenemos que explicar cómo funciona el fuego en un tribunal, es entender en términos muy sencillos la combustión: qué es, cómo ocurre, cómo empiezan los incendios, cómo se desarrollan, etc.", le explica la experta a la BBC.
"Cuando yo estaba empezando, un amigo me sugirió que leyera las conferencias de Faraday. Son seis sobre este tema, escritas para niños, así que lo explica de una manera muy sencilla".
¿Puede Niamh Nic Daeid o Michael Faraday ayudar a resolver el misterio del fuego, qué no parece ajustarse a ninguno de los estados clásicos de la materia?
"No, porque el fuego es una reacción química. Es algo que le sucede a gases en la mayoría de las circunstancias. Y es algo que pasa como resultado del calentamiento de materia -sólidos o líquidos- para producir vapores, que luego se encienden al mezclarse con el oxígeno".
Entonces, definitivamente 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.
"Correcto".
"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, y 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".
En conclusión: no es un estado de materia, es una reacción.
¿Por qué es tan caliente?
Cuando calentamos algo como la 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 es por eso que el fuego es tan caliente.
¿Por qué podemos ver el fuego en la oscuridad?
"La luz que vemos es producida por electrones brincando de una energía más a una más alta, por eso la vemos como una llama brillante", responde Niamh Nic Daeid.
Un momento: 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 rompiendo 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 que hacen que los electrones brinquen en esos materiales es diferente".
Y así es como funcionan los fuegos artificiales.
