El corazón que late de mercurio es una reacción electroquímica redox entre los elementos mercurio , hierro y cromo. La reacción hace que una masa de mercurio en el agua oscile.
La reacción observable demuestra el 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 cristal de reloj , sumergida en un electrolito como el ácido sulfúrico que contiene un agente oxidante como el peróxido de hidrógeno , el permanganato de potasio o el dicromato de potasio. La punta de un clavo de hierro se coloca casi tocando el mercurio. Si la posición de la punta de la uña es la correcta, la gota de mercurio comienza a oscilar y cambia de forma.
En una variación, se cree que el mecanismo es el siguiente:
El dicromato oxida el mercurio formando 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 masa y la masa 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 no queda capa de óxido en la gota de mercurio, la tensión superficial aumenta y la gota se redondea y pierde contacto con la uña, lista para comenzar el proceso de nuevo.
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 implicados. Lin et al. parecen informar que las oscilaciones ocurren sin la presencia del agente oxidante, aunque el mercurio no parece tener una capa oxidante y las oscilaciones son mucho más débiles.
Se forma una doble capa eléctrica entre la superficie de la gota de mercurio y la solución electrolítica. En reposo esta capa es uniforme. Cuando se introduce la punta de hierro, comienza una reacción redox en la que el hierro se oxida al ion férrico y el reactivo oxidante se gasta (por ejemplo, cuando el peróxido de hidrógeno junto con los iones hidronio se reduce a agua). Debido a que la oxidación sólo 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 como resultado las oscilaciones observadas. [3]
Aunque esta reacción está mediada por cambios en la tensión superficial, su mecanismo es muy similar a otros osciladores químicos como la reacción de Belousov-Zhabotinsky , que tiene varias reacciones redox intermedias impulsadas por la oxidación del malato por el bromo.
El corazón latiendo 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]