El corazón palpitante de mercurio es una reacción redox electroquímica entre los elementos mercurio , hierro y cromo. La reacción hace que una gota de mercurio en el agua oscile.
La reacción observable demuestra un efecto de una doble capa eléctrica no homogénea . [1] [2] A menudo se utiliza como demostración en el aula.
En el experimento, se coloca una gota de mercurio en un vidrio de reloj , sumergido en un electrolito como ácido sulfúrico que contiene un agente oxidante como peróxido de hidrógeno , permanganato de potasio o dicromato de potasio. La punta de un clavo de hierro se coloca casi tocando el mercurio. Si la posición de la punta del clavo es la correcta, la gota de mercurio comienza a oscilar y cambia de forma.
En una variación se piensa que el mecanismo es el siguiente:
El dicromato oxida el mercurio y forma una capa de óxido de mercurio. En el proceso, el dicromato se reduce al ion cromo(III). La capa oxidada del mercurio reduce la tensión superficial de la gota y esta se aplana al entrar en contacto con el clavo de hierro. Luego, el sulfato de mercurio oxida el hierro al ion hierro(II) y, en el proceso, se reduce nuevamente a mercurio metálico. Una vez que ya no queda ninguna capa de óxido sobre la gota de mercurio, la tensión superficial aumenta y la gota se redondea y pierde contacto con el clavo, lista para comenzar el proceso nuevamente.
La reacción neta es que el dicromato oxida el hierro. Esta reacción favorable impulsa las oxidaciones/reducciones del mercurio y las oscilaciones de forma. Cuando el dicromato se reduce por completo, la reacción se detiene.
Sin embargo, puede haber otros mecanismos involucrados. Lin et al. parecen informar que las oscilaciones ocurren sin la presencia del agente oxidante, aunque el mercurio no parece tener una capa oxidante sobre él y las oscilaciones son mucho más débiles.
Entre la superficie de la gota de mercurio y la solución electrolítica se forma una doble capa eléctrica . En reposo, esta capa es uniforme. Cuando se introduce la punta de hierro, se inicia una reacción redox en la que el hierro se oxida al ion férrico y se agota el reactivo oxidante (por ejemplo, cuando el peróxido de hidrógeno junto con los iones hidronio se reducen a agua). Como la oxidación solo tiene lugar en las proximidades de la punta y el proceso de reducción cubre toda la superficie de la gota, la tensión superficial ya no es homogénea; esto da lugar a las oscilaciones observadas. [3]
Aunque esta reacción está mediada por cambios en la tensión superficial, su mecanismo es muy similar al de otros osciladores químicos como la reacción de Belousov-Zhabotinsky , que tiene varias reacciones redox intermedias impulsadas por la oxidación del malato por bromo.
El corazón palpitante de mercurio fue observado por primera vez en el año 1800 por Alessandro Volta y William Henry . El fenómeno químico en la forma más conocida hoy en día fue descrito por primera vez por el químico alemán Friedlieb Ferdinand Runge , el descubridor de la cafeína . [4]