Las "milagrosas" propiedades de la materia

     Todos hemos oído hablar de esos pequeños “milagros” (a veces no tan pequeños por la repercusión que llegan a tener) que en muchas ocasiones están ligados a objetos o construcciones de carácter religioso. No porque sólo se produzcan allí, sino porque cuando se producen en esas circunstancias, nuestra mente inmediatamente crea el nexo y transforma en milagro aquello que aparenta ser un fenómeno sin explicación. Pero, ¿realmente no tienen explicación, o es que simplemente no la conocemos? ¿O no la conocían en la época en que se convirtieron en leyendas? En este texto vamos a recopilar, de forma muy poco exhaustiva, algunos de los fenómenos que han sido catalogados como “milagrosos”, y realmente tienen una explicación de lo más natural. Es cierto que muchas veces, esos fenómenos extraños lo que tienen detrás no es más que una mano interesada, por lo que no vamos a hablar de esos casos, sino de aquellos en los que nadie ha actuado, sino que ha sido el propio comportamiento físico o químico de los objetos. 

    En esta categoría entran fenómenos muy conocidos, como son esas estatuas u objetos que “lloran” o “sudan”, tanto con apariencia normal como aquellas que lloran o sudan “sangre”. Aunque la mayoría de ejemplos están relacionados con el catolicismo, sin embargo, uno de los ejemplos más antiguos documentados se refiere a una estatua de la diosa Fortuna en el siglo I. Hay muchos ejemplos de estatuas que lloran, a veces agua, aceites, “sangre” o incluso miel. De hecho, es uno de los fenómenos más fáciles de falsificar. ¿Pero a qué se puede deber cuando no está por medio nuestra mano? Pueden ser varias las causas, y cuando el líquido que se observa es agua (o de aspecto acuoso), lo más probable es que esa agua provenga de la atmósfera. En muchos templos, el ambiente puede llegar a ser bastante húmedo, por lo que el aporte de agua a partir de la atmósfera no sería un problema. Pero, ¿por qué depositarse esa agua sobre un objeto y no sobre otro en el mismo lugar? Podríamos atribuirlo al fenómeno de condensación capilar. Muchas veces, con los años, los esmaltes y materiales de que están hechos los objetos religiosos van deteriorándose. A veces, pueden formarse pequeñas grietas o poros. Y sobre ellos, puede producirse la condensación del agua en condiciones en que no lo haría sobre una superficie perfectamente plana. Veamos en qué consiste el fenómeno.

Virgen de Siracusa. Tomado de Wikipedia

     En la atmósfera siempre hay una cierta cantidad de agua en fase vapor. Esa cantidad depende de varios factores, como es la temperatura, y normalmente se da como un porcentaje. Si tenéis un higrómetro a mano, podréis leer el grado de humedad ambiental. O bien mirar en la página de la AEMET, cuál es la humedad relativa para ese día en cada localidad. Por ejemplo, de la lectura para el sábado 14 de septiembre, tenemos en Chiclana unos 22ºC y un 70% de humedad relativa.

 

   Eso significa que la presión de agua en la atmósfera es el 70% de la presión de vapor de saturación del agua a 22ºC. ¿Y qué es la presión de vapor? Es la presión que ejercería un vapor en equilibrio con su líquido a una determinada temperatura y en un recipiente cerrado. Cuando llega a la saturación, significa que no podríamos evaporar más líquido en esas condiciones. O dicho de otra forma, si tratamos de tener una presión de agua superior a su presión de vapor de saturación en unas condiciones, el exceso de agua condensaría. Volvamos a los datos que hemos sacado de la AEMET. Una humedad relativa del 70% significa que la presión de vapor de agua es el 70% de la presión de condensación para los 22ºC que nos marcan.

    La presión de vapor varía con la temperatura, de manera que a mayor temperatura, mayor presión de vapor. Si subimos la temperatura en un recipiente cerrado, se evaporará agua hasta alcanzar la nueva presión de vapor, de manera que si representamos la presión de vapor del agua en función de la temperatura, tendríamos lo siguiente:

    A 100ºC la presión de vapor del agua es 760 Torr, 1 atm (es el punto de ebullición normal), pero a unos 22ºC, como vemos en la gráfica, la presión de vapor es muy pequeña, de 19.8 Torr. Como la humedad relativa es del 70%, eso significa que habría una presión de vapor de agua de tan solo unos 13.9 Torr. Sólo cuando la presión de agua superara los 19.8 Torr, se produciría condensación a 22ºC en una superficie plana.

    ¿Pero qué ocurre en una superficie llena de microgrietas y poros? Se daría la condensación a presiones inferiores a las mencionadas, justo en esos poros y grietas, produciéndose el fenómeno de condensación capilar, de manera que sólo aquellas superficies que tengan ese tipo de estructuras (grietas y poros de tamaño adecuado) se cubrirían de agua.

    No es este el único mecanismo por el cual una substancia puede verse cubierta de agua líquida obtenida por condensación de la atmósfera. También puede ocurrir que la naturaleza química de la superficie sea tal que presente afinidad por este líquido, pudiendo cubrirse de moléculas de agua (proceso de adsorción), y siendo por tanto una sustancia higroscópica. Si la capacidad de adsorber agua de un material es muy intensa, sería un fenómeno fácilmente observable a simple vista. Este fenómeno lo presentan materiales muy comunes, como azúcar, madera, o la fibra de celulosa (papel o algodón, por ejemplo).

    Como vemos, no es complicado que una estatua o un material termine cubriéndose de gotas de agua y que parezca que llora o suda de forma espontánea. Pero, ¿qué ocurre con aquellas que “sudan o lloran sangre”? En este caso, a los posibles fenómenos comentados deberíamos añadir otros, y en todo caso, implicaría una substancia de color rojo. Imaginad que la estatua o la estructura que sufre el fenómeno contiene partes metálicas, ya sean visibles o pertenecientes a un armazón. Si ese metal es el hierro, ya tenemos la mezcla perfecta: una lenta corrosión y el arrastre de las partículas de óxido de hierro (III) (o de hidróxido de hierro (III), según el grado de hidratación alcanzado) con las gotas de agua, pareciendo lágrimas de sangre. De hecho, cuando al oxígeno del aire unimos la presencia de agua, la corrosión del hierro se hace mucho más fácil que si sólo tenemos uno de los agentes. Y por algo, el mineral denominado hematita es básicamente Fe₂O₃.

Hematita. Tomado de Wikipedia

    No es el óxido de hierro la única fuente de “sangre” artificial, aunque sí que es la más habitual con origen puramente químico. En otras ocasiones ha tenido origen biológico, como se observó con la bacteria Serratia marcescens, que puede infectar las hostias y darles un tono rojo que parece debido a la presencia de sangre.

    El tema de la sangre en estos contextos da para mucho. Por ejemplo, esas ampollas de sangre de algún santo antiguo que en determinadas condiciones se licúan. Es muy probable que se deba a una propiedad de determinados fluidos denominada tixotropía, que no solo sirve para hacer que el kétchup salga más fácilmente cuando lo sometemos a tensión. Pero como este tema lo ha contado hace tiempo de forma estupenda Francis Villatoro en su blog, lo mejor que puedo hacer es enlazarlo aquí.

    Hay muchos más fenómenos, pero para acabar mi parte me voy a quedar con uno que es muy vistoso. La aparición de fenómenos luminosos, supuestamente no provocados por nadie. Y es que hay mucha química detrás de estos fenómenos, que han asustado a la población desde tiempos inmemoriales y han dado lugar a multitud de leyendas y “milagros”. No me voy a centrar en los fenómenos que implican reflejos inesperados, o dispersión de la luz a través de pequeños prismas naturales (como pueden ser pequeños cristales de hielo atmosférico) como los que causan fenómenos sorprendentes como los parahelios o paraselenes.

Paraselene visto desde la Antártida. Acuarela de E.A. Wilson. Del libro "The worst journey in the world", de Apsley Cherry-Garrad

    Me centraré en esos pequeños fuegos que nadie enciende, que no se sabe cómo han podido empezar. Los más conocidos son los fuegos fatuos, los que se producen o bien sobre las aguas estancadas de pantanos, o bien sobre algunas tumbas en los cementerios. Claro que no son, como dicen algunas leyendas, ni las almas de niños no bautizados, ni hadas o duendes errantes, ni brujas, ni siquiera marcan dónde hay un tesoro. Son simplemente reacciones químicas, donde sustancias que se producen de forma natural, normalmente por la descomposición de materia orgánica, reaccionan habitualmente con el oxígeno del aire, ya sea de forma espontánea o bien como consecuencia de un estímulo como pudiera ser la caída de un rayo, y producen luz.

    La descomposición de la materia orgánica produce diversos compuestos que aún pueden ser capaces de reaccionar y oxidarse aún más. No es lo que ocurre con el dióxido de carbono, por ejemplo, que ya no es capaz de oxidarse más, sino que hablamos de otras substancias como el metano, CH₄, o algunos compuestos de fósforo, como el fosfano o el difosfano. Aunque parezca increíble, aún no está totalmente claro cómo se producen los fuegos fatuos, aunque sí que hay trabajo realizado en este sentido. Por ejemplo, en el año 2000, A.A. Mills publicó un breve estudio en el que proponía que pudieran deberse a reacciones que implicaran al fosfano y a fosfinas metiladas, fomadas por reacción entre fosfano y metano. Otros estudios señalan que es muy improbable que fosfanos y metano reaccionen de forma espontánea con el oxígeno del aire dando lugar a los fuegos. En cualquier caso, todas las teorías apuntan a la reacción de compuestos de fósforo.

    ¿Habría forma de provocar llamas espontáneamente? Sería bastante complicado que se hiciera de forma natural, pero si admitimos una cierta intervención humana, sobre todo después de 1669, año en que se descubrió el fósforo, podríamos conseguirlo a base de este elemento. El fósforo se aisló por primera vez como consecuencia del ansia de los alquimistas por conseguir transmutar materiales menos nobles en oro. Como trabajaban bajo unos supuestos que actualmente no nos resultan muy lógicos, pensaban que si querían oro deberían usar algo de color similar. Así, Hennig Brand utilizó la orina en sus experimentos, debido a su color dorado, y obtuvo el nuevo elemento, en la forma de fósforo blanco. Esta forma fue la única conocida del fósforo durante más de 150 años, y se trata de un material extremadamente peligroso. De hecho, reacciona espontáneamente con el oxígeno del aire, dando una tenue luz verde, lo que dio nombre al elemento (phosphoros, portador de luz en griego). En el siguiente vídeo, partiendo de fósforo rojo, preparan fósforo blanco, el cual hacen salir por un estrecho tubo, y a partir del minuto 6:35, se observa cómo en contacto con el aire, arde y produce una llama:

    Hasta aquí hemos hablado de algunos de esos fenómenos que tienen una explicación fisicoquímica. Como he comentado al principio, ésta es una lista muy poco exhaustiva, porque tendríamos muchos casos más. Lo dejaremos para otra ocasión.

Esta entrada se ha creado para participar en Café Hypatia con el tema #PVapariencias