Iron Man 2: Elementos químicos

Iron Man 2: Elementos químicos: "

Hace unos días ví la película Iron Man 2 (sí, atrás quedó el tiempo en el que podía ir a los estrenos; ahora tengo que esperar a que salgan en DVD). Como suele ser habitual cuando comento películas, series o cómics de superhéroes, no voy a meterme en la naturaleza misma del superhéroe en sí, sino en algún otro detalle. Como sabéis, Iron Man es Tony Stark, un genio multimillonario que construyó una armadura de combate que le proporciona fuerza, y lanza rayos repulsores con diversos usos (como volar o destrozar cosas). En la versión de la película, tiene incrustado en el pecho una especie de reactor nuclear que funciona con paladio. El reactor le mantiene vivo y proporciona energía a la armadura (todo eso se cuenta en la primera peli, obviamente).

Una de las tramas de la película es el envenenamiento por paladio que sufre poco a poco Tony Stark, al tener el cacharro ese en el pecho. Cerca del final de la película, descubre que su padre (fallecido hace tiempo) le había dejado oculto una especie de «plano» del átomo de un nuevo elemento químico. Estudiando dicho plano, deduce que ese nuevo elemento le permitirá alimentar el reactor de su pecho, sin envenenar su sangre. Así que se monta un acelerador de partículas casero, sintetiza el nuevo elemento, se lo mete en el reactor, y sale a combatir al supervillano de turno.

Lo primero que llama la atención es que se hace énfasis en el «plano» (camuflado como maqueta, pero a la vista) y en la «configuración» del átomo. Parece darse a entender que lo que hace único a ese elemento es la disposición espacial de neutrones y protones. Pero un elemento químico está determinado únicamente por el número de protones de su núcleo, y un isótopo de un elemento por el número de neutrones. No importa cómo estén colocados. Es más, ni siquiera podemos saber cómo están colocados, debido al conocido Principio de Indeterminación de Heisenberg. Lo más que podemos saber es cómo se distribuyen en capas los electrones que rodean al núcleo. Pero un elemento tiene siempre la misma distribución de electrones por capas. Es decir, todos los átomos de un elemento concreto, tendrán sus electrones distribuidos de igual forma.

Las cosas se ven mejor con ejemplo, así que vamos a mirar cómo es el carbono, concretamente el carbono-12, que es el más abundante en la naturaleza. El carbono-12 tiene un núcleo con 6 protones y 6 neutrones, rodeado por 6 electrones distribuidos en 2 capas, de forma que hay 2 electrones en la capa más «interna», y 4 en la más «externa». Esta última capa se divide a su vez en dos subcapas, de forma que cada una tiene 2 de los 4 electrones. Las propiedades químicas del átomo de carbono-12 vienen dadas sobre todo por la distribución de electrones, que es siempre la misma en todos los átomos de carbono-12 del universo. Esa distribución es así, por el hecho de que hay 6 electrones. Y el átomo tiene 6 electrones, porque el núcleo tiene 6 protones. Es decir, no hay forma de que los electrones se distribuyan de otra manera. Sabiendo que hay 6, ya sabemos cómo se distribuyen. Si, por ejemplo, estudiamos un átomo de carbono-14, veremos que pese a que tiene 2 neutrones más que su «primo» (siendo radiactivo), al tener el mismo número de electrones (y protones), su distribución por capas es la misma.

Resumiendo un poco, un isótopo concreto de un elemento químico determinado, está perfectamente definido por en número de protones y neutrones de su núcleo. No es necesaria más información, ni un plano de su disposición espacial. Basta con dos numeritos, llamados número atómico (que nos indica el número de protones) y número másico (que nos indica el número de protones y neutrones).

Un detalle curioso es el hecho de que Tony Stark deduce las propiedades del nuevo elemento, contemplando su diagrama. Ciertamente, las propiedades de todo elemento dependen de cómo es el átomo. El número de neutrones y protones determina la estabilidad del mismo (si es radiactivo o no). La disposición de sus electrones determinan sus propiedades químicas, como la forma en la que se enlaza con otros átomos. Y eso a su vez determina características más macroscópicas, como la dureza, la densidad, el color, etc. Pero de momento no hay ninguna regla que nos permita saber la mayoría de propiedades de un elemento a partir de sus números atómico y másico. Si miráis en la Wikipedia algún elemento sintético del que sólo se hayan producido cantidades microscópicas y efímeras, como el rutherfordio o el dubnio, veréis que indica que se desconocen cosas tan básicas como su apariencia o su estado a temperatura ambiente, y sólo se habla de posibilidades. Pero Tony Stark deduce en unos segundos las propiedades de un elemento nuevo mirando cómo es el átomo.

Bueno, hay una propiedad que sí se puede deducir fácilmente del elemento nuevo, y es que sería radiactivo, y con un periodo de semidesintegración muy corto. Y es que cualquier elemento químico nuevo debe ser necesariamente un elemento transactínido, esto es, un elemento que esté más allá de los actínidos en la tabla periódica. Si recordáis la química del colegio, la tabla periódica ordena todos los elementos según su número atómico (el número de protones de su núcleo, recordad). Y resulta que no hay ningún hueco hasta el último elemento conocido a día de hoy, el ununoctio (número atómico 118). Por tanto, el elemento nuevo sintetizado por Tony Stark debe tener un número atómico mayor. Y un elemento así sería inestable, con una vida muy corta, al igual que los demás transactínidos. El motivo es que con núcleos tan grandes, la interacción nuclear fuerte que mantiene unidos los protones y neutrones, deja de ser tan efectiva, y la probabilidad de que la repulsión electromagnética entre protones rompa el núcleo, es muy alta (explicación simplificada, que recordaréis de otro post). Los elementos transactínidos sintetizados hasta ahora tienen periodos de semidesintegración muy cortos. Y cuando digo muy cortos me refiero a segundos o menos aún. Además, al ser sintetizados en laboratorio, las cantidades conseguidas son microscópicas.

El elemento que vemos en la peli, sin embargo parece bastante estable, ya que como mínimo dura durante toda la confrontación final (y es de suponer que mucho más, ya que es lo que mantiene vivo al prota). La cantidad sintetizada es macroscópica, es decir, se puede ver y manipular a simple vista, cuando la realidad es que en un acelerador se producen cantidades microscópicas. Además, Tony Stark lo agarra con unas simples pinzas y lo contempla de cerca sin ninguna protección, pese a que debería de ser un elemento radiactivo (eso sí, lo hacen brillar con una bonita luz azulada).

Y no quiero terminar sin hablar de acelerador de partículas casero que construye, y la peculiar forma que tiene de ajustarlo. Usa un simple nivel para nivelar el aparato, colocando objetos debajo de él, y apunta un laser a ojo, haciendo girar una parte del invento con una enorme llave inglesa. Como imagino que supondréis, la precisión necesaria para hacer funcionar un acelerador de partículas, es bastante mayor que la que se puede conseguir con los medios que vemos.

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