Los gases nobles



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El aislamiento del flúor


Lo que querían conseguir los químicos, tan pronto la existencia del flúor quedó tan firmemente sospechada, era resolver todas las dudas mediante el aislamiento del flúor.

El cloruro de hidrógeno (HCl) podía, después de todo, ser tratado con oxígeno que contuviera productos químicos, de tal manera que el átomo de hidrógeno fuera captado y agregado al oxígeno para formar agua. Los átomos de cloro, dejados atrás, se combinaban para formar moléculas de cloro (Cl2).

¿Quizá no podía ser tratado el fluoruro de hidrógeno (HF) de manera similar, para que pudiera formarse flúor molecular (F2)? Por desgracia, no podía serlo. Tal como ahora sabemos, el oxígeno es más electronegativo que el cloro y puede arrebatar electrones de hidrógeno (a la vez que el resto del átomo de hidrógeno) del cloro. No obstante, el oxígeno es menos electronegativo que el flúor y está imposibilitado para separar hidrógeno de la molécula del fluoruro de hidrógeno.

Realmente, al no bastar ninguna de las reacciones químicas para liberar el gas flúor de sus componentes, resultó evidente para los químicos del siglo xix que los átomos del flúor se aferran a los átomos de otros elementos con una enorme fuerza. Una vez liberados esos mismos átomos de flúor se vuelven a combinar con otros átomos con suma energía. Por consiguiente, cabía sospechar que el flúor era el más activo de todos los elementos (mucho antes que Pauling lo demostrase por medio de sus meticulosamente elaboradas teorías) y el más difícil de liberar. Desde luego, esto convertía en mayor reto la tarea de liberación.

El propio Davy había demostrado que no era necesario emplear reacciones químicas con el propósito de liberar un elemento particular de sus componentes. Una corriente eléctrica, al pasar a través de un compuesto fundido, puede, en adecuadas circunstancias, separar los elementos que forman el compuesto. Lo demostró en el caso de los metales alcalinos. Los átomos de esos elementos son los más activos en ceder electrones, y, en consecuencia, forman pronto compuestos y son liberados de esos compuestos sólo con gran dificultad. Antes de la época de Davy, esos elementos no habían sido aislados, pero, en 1807 y en 1808, empleando una corriente eléctrica aisló y enumeró seis metales: sodio, potasio, magnesio, calcio, estroncio y bario.

Parecía natural que el flúor que contenía compuestos podía ser descompuesto y el gas flúor liberado mediante algún método eléctrico; comenzando por Davy, lo intentaron un químico tras otro. Los intentos eran sumamente peligrosos, ya que el fluoruro de hidrógeno es un gas muy tóxico y el flúor libre, una vez liberado, es todavía más tóxico. Davy quedó gravemente intoxicado al aspirar pequeñas cantidades de fluoruro de hidrógeno y esto pudo haber contribuido a su posterior invalidez y a su muerte a los cincuenta y un años de edad.

Otros destacados químicos de la época resultaron también intoxicados, y enfermaron gravemente, hasta el punto que fallecieron poco tiempo después. Un notable químico belga, Paulin Louyet, resultó muerto instantáneamente por las emanaciones tóxicas, lo mismo que el químico francés Jérôme Nicklès. Y, sin embargo, el peligro de esta investigación parecía aumentar el reto y el apasionamiento del problema.

La habitual sustancia de comienzo en el intento de obtener flúor era el llamado espato flúor, que en el siglo xix fue conocido como fluoruro de calcio (CaF2). Para poder pasar una corriente eléctrica a través del espato flúor (fluorita) era necesario primero fundirlo y después mantenerlo a una temperatura comparativamente elevada durante el experimento. El flúor era más activo que nunca a temperaturas elevadas.

Probablemente era formado por la corriente, pero de inmediato atacaba cuanto estuviera a la vista. Corroía los electrodos a través de los cuales la corriente eléctrica penetraba en el espato flúor, incluso cuando estaban hechos con materiales comparativamente tan inertes como el carbono, la plata, incluso el platino.

Un químico francés, Edmond Frémy (1814-1894), discípulo del mártir Louyet, repitió la investigación con fluorita en 1855, con los resultados poco satisfactorios habituales. Se le ocurrió que podía ser preferible pasar una corriente eléctrica a través de fluoruro de hidrógeno. El fluoruro de hidrógeno era un líquido a la temperatura ambiente, y a esta temperatura inferior, el flúor pudiera ser más fácil de manipular. Por desgracia, hasta la época de Frémy, el fluoruro de hidrógeno sólo resultaba asequible en solución de agua. Si había alguna cantidad de agua a su alrededor, el flúor reaccionaba enseguida con ella, arrancando los átomos de hidrógeno fuera de la molécula de agua con tanta fuerza que el oxígeno quedaba liberado en la forma energética de ozono. De nuevo el experimento acababa en fluoruro de hidrógeno.

En consecuencia, Frémy elaboró métodos para producir fluoruro de hidrógeno anhidro, es decir, fluoruro de hidrógeno potásico (KHF2). Por desgracia, Frémy quedó frustrado. El fluoruro de hidrógeno anhidro no podía pasar por una corriente eléctrica.

Al final, también él renunció. A principios de la década de 1880, el flúor continuaba victorioso. Había derrotado los mejores esfuerzos de muchos químicos de primera categoría durante tres cuartos de siglo (Pero Frémy, por lo menos, cuidó de su persona lo suficiente en el curso de sus experimentos para lograr vivir hasta los ochenta años, casi una proeza para un químico que trabajaba en la investigación del flúor).

Frémy tenía un discípulo, Ferdinand Frédéric Henri Moissan, quien continuó la batalla. Lo intentó todo. Formó trifluoruro de fósforo y trató de combinarlo con oxígeno. El oxígeno y el fósforo se mantenían unidos en forma particularmente estrecha, y en este caso, Moissan opinó que el oxígeno podría ser capaz de competir con éxito con el flúor. No por completo. La lucha terminó en tablas, y Moissan se halló finalmente con un compuesto en el cual el fósforo se combinaba a la vez con oxígeno y flúor.

Intentó entonces pasar el trifluoruro de fósforo sobre platino al rojo blanco. El platino se combina con el flúor tan sólo débilmente y también lo hace con el fósforo; quizá se combinaría tan sólo con el fósforo y liberaría el flúor. No tuvo esta suerte. Tanto el fósforo como el flúor se combinaron con el platino.

Moissan decidió entonces intentar de nuevo métodos eléctricos. Comenzó con fluoruro de arsénico y lo abandonó tras empezar a descubrir en sí mismo señales de intoxicación por arsénico. Entonces volvió de nuevo al fluoruro de hidrógeno, y, en varios casos, sufrió cuatro distintos episodios de intoxicación con este gas, lo cual, sin duda alguna, contribuyó a causarle la muerte a los cincuenta y cuatro años de edad.

Moissan empleó el fluoruro de hidrógeno anhidro, pero decidió añadir algo que hiciese posible que dicha combinación soportara el paso de una corriente eléctrica. Tenía que añadir algo que no impidiese que cualquier otro elemento, excepto el flúor, se liberase en el electrodo positivo (Si cualquier otro elemento distinto del flúor podía ser liberado, lo sería ya que el flúor era el último en la fila). Moissan añadió fluoruro potásico de hidrógeno al fluoruro de hidrógeno. El líquido era sencillamente una mezcla de fluoruros y ahora podría transportar una corriente.

Por añadidura, Moissan empleó un equipo construido con una aleación de platino y de iridio, una aleación que era incluso más resistente al flúor que el propio platino. Por último, sometió todo su instrumento a una temperatura de –50° C, a la que incluso la actividad del flúor debería quedar dominada.

No obstante, el experimento fracasó. Moissan observó que los obturadores que sostenían los electrodos habían sido corroídos. Era necesario algo para que el obturador no fuese conductor de corriente, por lo cual quedó eliminada la aleación platino-iridio. ¿Qué otra cosa podía ser? Se le ocurrió la idea de que la fluorita no era conductor de la electricidad, ni tampoco podía ser atacada por el flúor (ya contenía toda la fluorita que podía). Moissan cinceló con sumo cuidado obturadores de un bloque de fluorita y repitió el experimento.

El 26 de junio de 1886, obtuvo un pálido gas de color amarillo verdoso, en torno al electrodo positivo.

Finalmente, el flúor había quedado aislado, y cuando más tarde Moissan repitió el experimento en público, su viejo maestro, Frémy estaba presente.

Moissan continuó sus experimentos, hasta que, en 1886, descubrió un medio menos costoso de producir flúor. Empleó recipientes de cobre. El flúor atacaba el cobre con gran energía, pero después que el cobre quedaba recubierto de fluoruro de cobre, quedaba inmune a posteriores ataques. En 1906, un año antes de su muerte, Moissan recibió el Premio Nobel de Química por su proeza.

A pesar de todo eso, el flúor continuó siendo un problema muy arduo durante otra generación. Podía ser aislado y empleado, pero no con facilidad ni con frecuencia. Sobre todo, tenía que ser manejado con extremada precaución, y pocos químicos se sentían dispuestos a jugar con tanto peligro.




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