Cuando realizas algo tan sencillo y cotidiano como encender un fósforo, probablemente no estés pensando en lo que realmente está sucediendo al raspar la superficie ‘rugosa’ de la caja. Sin embargo, hay mucha química en este pequeño y útil palillo.
¿Qué tipos de fósforos existen?
Los fósforos de fricción a los que estamos acostumbrados tienen sus raíces a principios del siglo XIX; siendo los primeros concebidos por el famoso químico inglés John Walker en 1826. Su idea consistió en una mezcla de clorato de potasio, sulfuro de antimonio (III), goma y almidón, que se encendió cuando lo frotó contra el papel de lija. Sin embargo, estas cerillas eran poco fiables ya que a menudo no se encendían como se pretendía.
En 1830, Charles Sauria, un químico francés, inventó la primera cerilla basada en fósforo, sustituyendo el sulfuro de antimonio que había utilizado Walker por fósforo blanco. Con esto logró que fueran mucho más fáciles de encender, pero causaban más problemas, ya que la toxicidad del fósforo blanco era muy alta. A pesar de este grave inconveniente, se continuaron fabricando durante varias décadas, hasta que los efectos nocivos se mostraron como irrefutables.
En 1845, Anton Schrötter von Kristelli descubrió que al exponer el fósforo blanco a altas temperaturas, se transformaba en fósforo rojo. Este elemento no es tóxico, por lo que lograron crear cerillas sin toxicidad utilizando el fósforo rojo en lugar del fósforo blanco.
Entonces, ¿cómo se logra hoy en día que las cerillas se enciendan adecuadamente? Para lograrlo, el fósforo rojo no se encuentra en la cabeza de la cerilla, sino que está en la superficie rugosa de la caja. Lo que está en la cabeza de la cerilla es un agente oxidante, comúnmente el clorato de potasio y compuestos aditivos, como el sulfuro de antimonio (III), añadido a la cabeza de la cerilla para que arda con más intensidad.
¿Qué reacciones ocurren cuando se enciende una cerilla?
Aquí tienes una explicación detallada de las reacciones que ocurren:
- Fósforo Rojo a Fósforo Blanco: En la superficie rugosa de la caja de cerillas, se encuentra una capa de fósforo rojo. Cuando raspas esta superficie, la fricción y la presión generadas por el rascado hacen que una pequeña cantidad de fósforo rojo se transforme en fósforo blanco. El fósforo blanco es altamente reactivo y se enciende espontáneamente cuando se expone al aire. Reacción: Projo→Pblanco
- Clorato de Potasio: En la cabeza de la cerilla, se encuentra un agente oxidante, comúnmente el clorato de potasio. Cuando el fósforo blanco generado en el paso anterior entra en contacto con el clorato de potasio, se produce una reacción de oxidación. El clorato de potasio libera oxígeno, lo que provoca una rápida combustión del fósforo blanco. Reacción: Pblanco+KClO3→KCl+P4O10
- Sulfuro de Antimonio (III): En algunas cerillas, se agrega sulfuro de antimonio (III) a la cabeza. Este compuesto actúa como un catalizador que intensifica la reacción de combustión. Aumenta la luminosidad de la llama y garantiza que la cerilla se encienda de manera eficiente.
- Fosfato Monoamónico: Para evitar que la llama resultante se vuelva incontrolable, se incluye fosfato monoamónico en el palillo de la cerilla. Este compuesto químico también se utiliza en extintores de incendios y actúa como un retardante de la llama. Ayuda a mantener la llama bajo control y evita que se propague demasiado.
- Parafina: Algunas cerillas también contienen parafina, un material combustible. La parafina ayuda a mantener la llama encendida una vez que la cerilla ha sido encendida con éxito.
En resumen, el proceso implica la transformación del fósforo rojo en fósforo blanco debido al rascado, seguido de una reacción de oxidación entre el fósforo blanco y el clorato de potasio en la cabeza de la cerilla. Esta reacción libera una gran cantidad de calor y luz, lo que resulta en una llama. Los otros compuestos, como el sulfuro de antimonio (III) y el fosfato monoamónico, se agregan para controlar la velocidad y la intensidad de la reacción, garantizando así que la cerilla se encienda de manera segura y eficiente.
