Pepinillos emisores de luz

Por Francisco R. Villatoro, el 10 agosto, 2015. Categoría(s): Ciencia • Física • Noticias • Physics • Science

Dibujo21050809 Light-emitting pickles - iop phys education

Un pepinillo, como otros encurtidos, al que se le aplica una diferencia de potencial entre 100 y 230 voltios, emite luz amarillenta (líneas D de emisión del átomo de sodio a 589,0 y 589,6 nanómetros). El experimento es fácil de repetir en laboratorio (con las precauciones propias de usar corrientes eléctricas intensas) y muestra la luz anaranjado-amarillenta sobre todo por los extremos del pepinillo. El efecto se observa mejor cuando se usan electrodos de grafito en lugar de electrodos de acero.

Te recomiendo ver el vídeo resumen del artículo de M. Vollmer, K.-P. Möllmann, «Light-emitting pickles,» Physics Education 50: 94-104, 2015, doi: 10.1088/0031-9120/50/1/94. En este artículo encontrarás más información útil (sobre todo para quien quiera repetir el experimento e incorporarlo en su práctica docente).

Los pepinillos en encurtido tienen sodio, como es obvio, porque tienen agua salada (cloruro sódico, NaCl). De hecho, como muestra el vídeo, se puede repetir el experimento usando un recipiente con agua salada observándose la emisión de luz en los electrodos, así como chispas.

Dibujo21050809 Light emision in salt water - iop phys education

Sin sal, al aplicar un voltaje de 230 V se mide una corriente de 300 mA. Al usar agua salada (15 gramos de sal por litro) se observan picos de corriente de hasta 10 A. Los autores han usado un espectrómetro con una resolución de 1 nm, observando fácilmente la línea D de emisión del sodio alrededor de 589 nm (no se observa el doblete por la resolución usada). La explicación que propone el artículo para el fenómeno es la formación de pequeñas burbujas que contienen vapor de agua, hidrógeno y oxígeno obtenidos por hidrólisis, así como átomos de sodio de la sal. La combustión exotérmica del hidrógeno dura unos milisegundos, pero es suficiente para excitar los átomos de sodio para que emitan luz.

Como se muestran en estos vídeos que acompañan al artículo de Vollmer y Möllmann, la emisión de luz se produce en ambos electrodos de forma alterna. Tomando un instante de tiempo arbitrario como t = 0, en el electrodo izquierdo se emite luz en los instantes t = (2n) 10 ms (es decir, en los instantes 20 ms, 40 ms, 60 ms, 80 ms, etc., y en el derecho en los instantes t = (2n−1) 10ms (es decir, a los 10 ms, 30 ms, 50 ms, 70 ms, etc.). ¿Por qué cada 20 ms? Porque se usa corriente alterna con frecuencia 50 Hz.

Dibujo21050809 thermal images - light emission pickles - iop phys education

Tomando imágenes térmicas (con una cámara de vídeo infrarroja) se observa que la temperatura está en el rango de 20 a 100 °C para electrodos de acero (emisividad ε = 0,95) y entre 100 y 500 °C para electrodos de grafito (emisividad entre 0,98 y 0,80 según se ajuste la longitud de onda de la cámara entre 8 µm y 14 µm, resp.); normalmente, uno de los electrodos está más caliente que el otro. Las imágenes térmicas muestran que la emisión de luz se produce cuando los electrodos tienen una temperatura por encima de 100 °C.

Dibujo21050809 spectrum ignited gas bubbles - iop phys education

Si algún profesor se atreve a repetir este experimento ante sus alumnos debe recordar que se han de tomar buenas precauciones pues se está trabajando con corrientes eléctricas altas. Lo ideal es tener un espectrómetro que permita analizar la luz emitida. Con cierto cuidado se puede llegar a observar la línea espectral del sodio a 819 nm (transición de un estado 3d a uno 3p), así como la línea alfa de Balmer asociada al hidrógeno (lo que confirma su presencia).

Dibujo21050809 optimization light emission pickles - iop phys education

Se puede optimizar la eficiencia de emisión de luz de varias formas. Una opción es enrollar uno de los electrodos (de metal) en espiral alrededor del pepinillo para aumentar en contacto con la región la salmuera que lo recubre. También se pueden marcar dos pequeños agujeros en los laterales del pepinillo que permitan que se observen chorros de emisión bastante espectaculares.

En resumen, un curioso experimento que será de interés para muchos profesores con ganas de experimentar con sus alumnos.



Deja un comentario