Mercurio latiente

Si sumergimos una gran gota de mercurio en una disolución ácida y le acercamos un clavo de hierro con delicadeza podemos observar cómo, ante nuestros ojos atónitos, ¡el mercurio empieza a "palpitar", experimentando unas sacudidas que recuerdan a los movimientos de un corazón latiendo!

El fenómeno es más o menos intenso dependiendo del ácido que se disuelva en el agua y de si se añaden o no otras sustancias oxidantes (como, por ejemplo, agua oxigenada o permanganato de potasio).

Material

Un vidrio de reloj o placa petri
Un cristalizador.
1 ó 2 cm3 de mercurio elemental.
Disolución de agua oxigenada (H2O2) concentrada (30 %) o de permanganato de potasio (KMnO4 )
Disolución ~ 6 M H2SO4 (ácido sulfúrico). También pueden usarse otros ácidos, aunque el fenómeno es menos vigoroso.
3 pipetas Pasteur, una para cada disolución y otra para retirar las disoluciones sobrantes.
Clavo, punta o barra de hierro (preferentemente oxidada)
Bicarbonato de sodio (NaHCO3) sólido, para neutralizar el ácido sobrante al final del experimento.
Si se usa permanganato de potasio, se requiere un recipiente de residuos de metales pesados, donde verter los restos de su disolución.

¿Cómo se realiza el experimento?

¡PRECAUCIÓN!: No debe hacerse fuera de un laboratorio y hay que adoptar las medidas de seguridad apropiadas: el mercurio es tóxico por inhalación y el ácido es corrosivo.

Se sitúa el mercurio en el centro de un vidrio de reloj (previamente introducido en un cristalizador, para asegurar que las disoluciones no se viertan fuera y puedan dañar o ensuciar alrededor).

Se cubre, con ayuda de una pipeta, con la disolución de ácido sulfúrico. A continuación, con la otra pipeta, se añaden 2 o 3 mL de la disolución de agua oxigenada.

Se le acerca la barrita de hierro lateralmente, casi rozándolo. Se va explorando lentamente su periferia hasta que se observa que el mercurio realiza movimientos "compulsivos": contracción y dilatación alternativamente.

¿Por qué ocurre esto?

La disolución ácida oxida al mercurio, por lo que éste pierde electrones y queda cargado positivamente en su superficie. Al entrar en contacto con el hierro se produce un cortacircuito y el exceso de carga deja de estar localizado sobre el mercurio. Es entonces el hierro quien se oxida, cediendo electrones al mercurio de manera que éste recobra su neutralidad en superficie.

El mercurio es un líquido a temperatura ambiente y por ello la forma que presenta depende de su tensión superficial (*). Esta tensión superficial es distinta dependiendo de si la superficie está o no cargada.
Si aumenta la carga sobre la superficie, la tensión superficial disminuye debido a la repulsión electrostática y la gota va aplanándose. Cuando entra en contacto con el hierro, la superficie de la gota de mercurio se descarga, aumenta su tensión superficial y se abomba. El proceso vuelve a empezar y se repite periódicamente dando lugar al fenómeno observado.
(*) La superficie de un líquido tiene cierta semejanza con una membrana elástica: sobre el agua, por ejemplo, puede colocarse cuidadosamente una aguja y pueden caminar algunos insectos. Esto se debe a las fuerzas atractivas entre las moléculas de un líquido, llamadas fuerzas de cohesión. Su efecto es tirar de las moléculas desde la superficie hacia el interior, para que el mayor número posible de moléculas estén rodeadas por otras vecinas y su energía total disminuya. A este efecto se opone la gravedad. En un medio sin gravedad, las gotas líquidas serían esferas perfectas pero en condiciones habituales en la Tierra su forma será más o menos achatada según sea su tensión superficial. La tensión superficial del mercurio (0,465 N/m) es unas seis veces mayor que la del agua; por ello forma un menisco convexo en un tubo estrecho (el agua lo forma cóncavo) y no moja fácilmente otras superficies.