Comité de seleccióN




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IX. EL GRAFITO INTERCALADO


Y CUANDO LLEGÓ LA OCTAVA NOCHE

QUIERO que sepas, ¡oh Rey de los siglos y del tiempo!, lo que le sucedió a Anuar; que una de estas noches estaba convidado a una comida a la cual asistieron multitud de sabios versados en el conocimiento del libro de la nobleza.

La mesa estaba sobriamente presentada con suculentos manjares y los manteles más ricos la cubrían. La perspectiva de un excelente banquete era de esperarse, lo cual, en efecto, se cumplió. Pero, lo más interesante, fue la discusión que se desarrolló entre el sabio Al Raschid y su joven asistente llamado Al Amin, ya que Al Raschid explicó algunas de las propiedades que presenta el grafito al combinarse con otras sustancias. Eso suscitó la curiosidad de Al Amin que se dedicó a preguntar y acaparar, como si fuese una princesa adolescente, la atención de los comensales. Al Raschid dijo: —He encontrado en un libro científico de Occidente que el grafito tratado con ácido nítrico caliente en presencia de clorato de potasio produce un ácido amarillento, que se conoce con el nombre de ácido grafítico, de composición CnHnO6 y cuya estructura se podría explicar aceptando que los átomos de oxígeno se intercalan entre los átomos de carbono.

Al Amin preguntó: — Y qué sucede si el grafito se sumerge en el potasio líquido?,

—En ese caso, los átomos de potasio se insertan entre los átomos de carbono de la estructura de grafito, formándose así las estructuras de los compuestos C8K o C16K (Figura 17)

Al Amin se quedó pensativo un buen rato pero en seguida volvió a atacar al sabio Al Raschid, que estaba entusiasmado con el interés de su interlocutor.

—¿Y si se mezclan ácido sulfúrico y grafito, se forma algún compuesto?

—El poder energético del H2SO4 concentrado hace que los grupos HSO-44 se intercalen en los cristales de grafito y que se obtenga un sulfato de grafito llamado grafito azul

La discusión atrajo la atención de varios jóvenes. El sabio Al Raschid estaba veredaderamente contento. Fue así como Haddar, joven asistente a la reunión, se atrevió a interrogar al sabio.

—Permite que te pregunte para que así satisfaga mis dudas. Dime ¿qué pasará si se hace reaccionar grafito con el violento y reactivo ácido fluorhídrico?

Al Raschid, sonriendo, contestó: —Me alegra que hagas esta pregunta ya que efectivamente el ácido fluorhídrico reacciona con el grafito formando monofluoruro de grafito, y como esta reacción se efectúa con la inserción del flúor entre las capas de átomos de carbono, se observa un aumento considerable de volumen en el cristal.

A causa de la tanda de preguntas el tiempo pasó muy rápido y cuando se dieron cuenta era hora de retirarse, sin embargo, el sabio Al Raschid mencionó que al día siguiente daría una conferencia sobre otros compuestos del grafito que presentan una propiedad muy interesante: la superconductividad.

Y al día siguiente, en una sala a reventar de jóvenes ansiosos por enterarse de las propiedades de los materiales intercalados y sobre todo de la superconductividad mencionada el día anterior en la comida en la que hubo tantas preguntas, empezó:

—Como lo mencioné ayer, el poder que tiene el grafito de intercalar ciertos elementos en su estructura ha dado lugar a que se hayan efectuado experimentos con elementos como Rb, K, Hg o Tl. Estos elementos se han intercalado en la estructura del grafito y se han publicado los siguientes compuestos y sus temperaturas de transición (Tc) al estado superconductor.







Tc (K)




C8 K

0.14

C8 Rb

0.26

C4 H Hg

0.80

C4 Rb Hg

0.99

C8 K Hg

1.92

C8 Rb Hg

1.44




Estos compuestos presentan el fenómeno de la superconductividad, el Tc está dado en grados Kelvin. Esta propiedad se explica —dijo el conferencista— porque al intercalar estos elementos en la estructura del grafito se produce un cambio en la dimensión de las capas dando lugar a una transferencia de carga entre el elemento intercalado y el material receptor. Se puede aclarar este fenómeno con lo que aparece en la figura 18 que corresponde al compuesto C8 K Hg.

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/139/img/car081a.jpg

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ciencia/volumen3/ciencia3/139/img/car081b.jpg

Figura 18. Estructura de los compuestos C16 k.

Una vez que mostró la ilustración, siguió: —Se ha probado que los nuevos materiales superconductores y estos compuestos de grafito intercalados con metales tienen propiedades en común, aunque todavía no existe una explicación clara de la inserción del potasio. Existe, es cierto, una serie de hipótesis para proponer un mecanismo que explique la inserción del potasio en la estructura del grafito, ya que ésta provoca una distribución de estados de energía diferente. Se han podido efectuar mediciones de resistencia en estos compuestos, observándose que la resistencia a lo largo del eje a disminuye unas 10 veces y a lo largo del eje c el factor es de 100. Estos compuestos, además, presentan el fenómeno del paramagnetismo, lo contrario del grafito que es diamagnético. Pueden llegar a presentar, un comportamiento verdaderamente metálico, es decir, que la resistividad aumenta con la temperatura. Los datos obtenidos son los siguientes:




 

Resistividad (Ohm cm)

 




Compuesto

Temperatura: 90.0K

Temperatura: 28.5K




Grafito

37.700

28.40

C8K

0.768

1.02

C12K

0.932

1.50




Estudiada la tabla, continuó encarrerado: —Los valores sugieren que las uniones pueden deberse a una transferencia de electrones del átomo alcalino a la banda de conducción del grafito. Los grafitos intercalados con metales alcalinos son extremadamente reactivos en contacto con el aire, y en presencia del agua pueden explotar. En general, la reactividad disminuye con la facilidad de ionización del metal en la secuencia: Li, Na, K, Rb, Cs.

En ese momento de su relato Scherezada vio aparecer el Sol por la ventana.

GLOSARIO

diamagnetismo. Propiedad de las sustancias cuya susceptibilidad magnética es negativa. Todos los cuerpos conocidos son magnéticos o diamagnéticos y entre los últimos figuran el bismuto, el antimonio, el oro, el alcohol y el agua, entre otros. Cuando estas sustancias son imantadas por influencia, sus polos quedan invertidos y, en vez de ser atraídas por los imanes, como el hierro, son repelidas por ellos.

distribución de estados de energía. La distribución de los electrones en los elementos se efectúa según diferentes niveles de energía.

facilidad de ionización. Grado al que un material iónico tiende a descomponerse en sus iones.

ferromagnético. Son las sustancias que, como el hierro, tienen la propiedad de imantarse en un campo magnético y de conservar una imantación remanente fuera de dicho campo.

paramagnético. Sustancia que, sin ser ferromagnética, es atraída por los imanes.

resistividad. Medida que se efectúa en los materiales conductores para medir la resistencia que presenta dicho material al paso de la corriente.
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