¿Un metal para salvar a los elfos?

En estos días que, a raíz de la emisión de la serie de Los Anillos de Poder, se ha vuelto a hablar mucho sobre el universo Tolkien (aunque realmente nunca se ha dejado de hacer), voy a aprovechar el tirón para hablaros de un metal poco conocido, aunque de gran importancia tecnológica.

Si hay un metal que representa al mundo de Tolkien, ese es el mithril. Según se cuenta en los libros, el mithril es un metal precioso, plateado, muy ligero y a la vez resistente. En su forma pura es blando y maleable, pero en aleaciones se endurece mucho. Por ello, en el mundo de la Tierra Media, se usa para hacer por ejemplo protecciones muy ligeras y resistentes, como la cota de malla que llevó primero Bilbo y luego Frodo. Otra de sus características es que es extremadamente escaso y, por ello, su precio superaba en 10 veces al del oro.

Aunque evidentemente Tolkien no habla de un metal real, sino que el mithril y sus propiedades son producto de su imaginación, sí que probablemente se haya inspirado en algún elemento metálico. Se han hecho diversos intentos de deducir cuál podría ser éste usando la anterior descripción de sus características. Hay un cierto consenso en que el metal que más se acerca a la idea de lo que sería el mithril es el titanio, aún sin cumplir, como es lógico, con todas las condiciones. Por ejemplo, podéis leer este estupendo artículo que Azucena Martín publicó recientemente en Hipertextual .

Pero, ¿y si no fuera el único metal que cumple bien como posible candidato a haber inspirado a Tolkien para crear el mithril? ¿Y si hubiera otro metal que incluso pudiera acercarse más a las características descritas en la obra de Tolkien? Podría ser que sí, y vamos a intentar analizarlo. No voy a desvelar por ahora el candidato, mantengamos el “misterio”…

Pasemos a hacer una comparativa, recogida en las siguientes tablas, para ver cuál de los dos, el titanio o nuestro metal cumple mejor con las características que se le suponen al mithril, y ese dato se destaca en rojo. Todos los valores de las tablas han sido tomados de Webelements . 

En esta primera tabla, vemos que salvo por el mayor punto de fusión del titanio, nuestro metal presenta en general mejores propiedades para ser la inspiración del mithril. Tenemos un metal real que es casi dos veces y media menos denso que el titanio, a la vez que es casi tan blando como el mismo. Además, presenta mejores propiedades de conducción, tanto térmica como eléctrica (se representa en la tabla la resistividad, hay que tener en cuenta que, a mayor valor, menos conductor sería el metal). Así, en esta primera aproximación, parece que nuestro misterioso metal no sale mal parado. Veamos en la siguiente tabla algunas propiedades o características adicionales.

Vemos que otra de las características que define al mithril, como es su escasez, también la cumple con creces nuestro metal, y no solo en la corteza terrestre, que sería el que tendríamos más o menos disponible, sino incluso es escaso en el universo de forma generalizada. Para darnos una idea de la facilidad con que se oxida, he comparado las variaciones de energía libre de formación de los principales óxidos de ambos metales, en condiciones estándar a 25ºC. Cuanto más negativo es ese valor, más favorecida estaría la formación del óxido, y menos “noble” sería el metal. Si bien es cierto que con esos valores, ni el titanio ni nuestro metal pueden considerarse “nobles”, sí que al menos nuestro candidato tendría algo menos de tendencia a oxidarse. Luego volveré a comentar este tema. Por último, la elasticidad del material la vemos en el valor del módulo de Young, y en este caso, la balanza se inclina hacia el titanio.

En resumen, tenemos aquí un metal que cumple con muchas de las propiedades que, en la ficción, se le asignan al mithril, y en muchos casos, bastante mejor que el titanio. Pero, ¿cuál es entonces ese metal tan ligero? Es cierto que hay metales que son menos densos que el titanio, como el aluminio o los alcalinos más ligeros. Pero en el caso del aluminio, aunque resiste a la corrosión, es blando y funde a temperaturas no muy altas, mientras que los alcalinos son altamente reactivos y muy blandos. Pero si miramos en la tabla periódica entre unos y otros, tenemos que en el centro, en el grupo 2 (alcalinotérreos), encontramos un metal que tiene propiedades excepcionales: el berilio.

Las características del berilio están dominadas por la excepcionalidad. De hecho, a diferencia del resto de metales alcalinotérreos, y de su vecino alcalino, el litio, es un metal muy poco reactivo. No se ve afectado por el oxígeno atmosférico o por el agua, ni tan siquiera calentándolo al rojo. Tampoco se oxida al aire a temperaturas inferiores a 600ºC. De hecho, forma en su superficie una capa de óxido muy fina, al igual que ocurre en el caso de titanio o aluminio, que lo protege y evita que continúe la oxidación.

El berilio es uno de los metales más ligeros conocidos. Tiene un número atómico de 4 y una masa atómica de 9 u.m.a., lo que le da una densidad muy baja, a pesar de cristalizar en una estructura compacta (que deja pocos huecos). Pero a la vez, tiene uno de los puntos de fusión más altos de los metales ligeros, 1289ºC. Por ponernos en contexto, sus vecinos litio y magnesio funden respectivamente a 180.54ºC y 650ºC.

En cuanto a su abundancia, es tremendamente escaso. Sólo hidrógeno, helio y litio (con números atómicos 1, 2 y 3, respectivamente) fueron originados en el Big Bang, aunque se formaron trazas de berilio y boro poco después. El problema del berilio es que no se forma en las estrellas, como muchos otros elementos ligeros, ya que se trata de un elemento que se consume como combustible en los procesos de fusión nuclear, casi al tiempo de formarse. Se genera por procesos que implican colisiones de rayos cósmicos, siendo producto de las desintegraciones radiactivas que se producen. En la siguiente tabla periódica, tomada de aquí, se resume el origen de los distintos elementos:

El berilio se obtiene a partir de minerales como la bertrandita (un silicato hidratado de berilio), o el berilo (un alumino silicato de berilio). De este último mineral proviene la esmeralda. Esto es una diferencia con respecto a lo que vimos en la serie de “Los Anillos de Poder”, donde parecía que el mithril se encontraba en estado metálico en la mina. En cualquier caso, el titanio tampoco se encuentra en forma nativa en la naturaleza, siendo muy pocos metales, sólo los más nobles, como oro, cobre, plata, los que alguna vez aparecen de esta manera.

El berilio fue descubierto en 1797 por Nicholas Louis Vauquelin. Inicialmente tomó el nombre de glucinio, debido al sabor dulce de muchas de sus sales. Era aquella una época en la que los químicos solían tener la mala costumbre de probar las sustancias. Por fortuna, esa mala costumbre se acabó, especialmente debido a la toxicidad de las sales de berilio.

Aunque el metal se descubrió a finales del siglo XVIII, fue sobre 1926 cuando se reconoce su valor comercial, al patentarse la primera aleación de cobre-berilio. Las aplicaciones del cobre-berilio, del óxido de berilio y del berilio metálico fueron creciendo incluso durante la II Guerra Mundial. Casualidad o no, fue durante ese periodo cuando Tolkien escribió El Hobbit y El Señor de los Anillos, por lo que podría haber tenido conocimiento de las nuevas aplicaciones.

Esto nos lleva a otra de las propiedades del mithril. Como dije antes, en forma pura es blando y maleable, pero en aleaciones se endurece. Algo no muy distinto ocurre con el berilio. Acabamos de nombrar las aleaciones de cobre-berilio, que se vienen usando desde los años 20 del siglo XX. Pero, ¿qué tienen de especial esas aleaciones?

Estas aleaciones, que se conocen también como bronces de berilio tienen gran cantidad de aplicaciones. El cobre es un metal con muchas aplicaciones, pero es muy blando. La adición de pequeñas cantidades de berilio hace que se vuelva mucho mejor conductor del calor y la electricidad, y además, se hacen mucho más duras y elásticas. No solo eso, al introducir berilio, las piezas metálicas que se obtienen no generan chispas al golpear, por lo que son ideales para construir herramientas “seguras”, y trabajar en entornos en los que pudiera ser un gran problema que salte una chispa al trabajar (por ejemplo, en refinerías). Pero no sólo tienen esas aplicaciones. La alta elasticidad de estas aleaciones hace que sean útiles en la fabricación de muelles para las maquinarias de los relojes de pulsera, la ausencia de propiedades magnéticas las hace útiles en dispositivos para desactivar minas (dado que materiales magnéticos las pueden hacer estallar), o en aplicaciones relacionadas con la resonancia magnética nuclear, para evitar interferencias. El berilio y sus aleaciones se usan, debido a su ligereza y buenas propiedades, en la industria aeroespacial. De hecho, en el telescopio James Webb, se han usado en la fabricación de sus espejos (para saber más).  

Si tenemos en cuenta los tamaños atómicos de berilio y de metales con los que puede alearse, vemos que el berilio tiene un tamaño de 105 pm, mientras que para cobre, plata y oro los tamaños son 135, 160 y 135 pm, respectivamente. Es decir, el berilio es sensiblemente de menor tamaño que muchos de los metales con los que se alea. Cuando fabricamos una aleación, estamos disolviendo un metal en otro. En función de los tamaños relativos de los átomos de los metales, podemos tener dos tipos de aleaciones: sustitucionales e intersticiales. En las sustitucionales, los átomos son de tamaño similar, y simplemente, uno de los metales ocupa posiciones del otro metal en la estructura. En las intersticiales, el elemento que está en menor proporción es mucho más pequeño que el otro, de manera que se coloca en huecos que quedan en la estructura del metal principal. Cuando ocurre esto último, la cantidad del segundo elemento (que no tiene por qué ser metálico) que se puede incorporar es limitada, no admitiendo las estructuras cantidades elevadas del mismo. Esto último es lo que puede ocurrir con el berilio. De hecho, las aleaciones cobre-berilio suelen tener muy pequeña cantidad de berilio (0.5-3.0%), dado que si se aumenta, se produce cristalización de compuestos de berilio y cobre segregados.

Esta dificultad para realizar la aleación de cualquier forma nos lleva de nuevo a la serie. Atención, que aquí puede haber algún “spoiler”.

 

Como sabemos, los elfos sólo consiguieron una pequeña cantidad de mithril de la mina de los enanos. En el último episodio, Halbrand propone a Celebrimbor diluir ese metal, formando una aleación, para extender e intensificar sus propiedades. Sin embargo, Celebrimbor no tiene éxito con la aleación, no consigue integrar el mithril en otro metal. La solución final viene de usar métodos “más suaves”, fundiendo oro y plata de alta pureza de la daga de Galadriel (las impurezas modificarían la aleación) e incorporando ahí el mithril. En las escenas finales se ve cómo funden ese oro y plata y se añade el mithril, que se funde y disuelve en el metal líquido. Esta escena, aunque no aparezca en los libros de Tolkien, se explicaría mejor si el metal fuera berilio en lugar de titanio. Primero, por el punto de fusión, que no es muy superior al de oro y plata, y por tanto, podría fundirse en las condiciones reflejadas en la escena. Segundo, por la pequeña cantidad de metal usada, de forma que al estar diluido es más fácil de integrar en el otro metal. Eso sí, de esta escena, hay una cosa que sería muy difícil de justificar. Sería el hecho de tener dos porciones doradas y una plateada, cuando todo ha sido mezclado y fundido. Los tres anillos deberían haber sido del mismo color. Pero ya sabemos que si el mithril no existe en la realidad, ni tampoco sus poderes, esto sólo sería una licencia más. Al fin y al cabo, es una historia de fantasía.