Lieja, Bélgica, invierno 2011. Carlitos camina a mi lado mientras descendemos por la rue Albert después de jugar por la tarde en el parc de Coint, el punto más alto de la antigua ciudad valona.

Aunque todavía no nieva, caminamos deprisa por lo mal que dos veracruzanos por primera vez asimilan vivir a temperaturas bajo cero. Al cruzar la Gare des Guillemins, la imponente estación de trenes, Carlitos se detiene un momento y contempla las letras que brillan resplandecientes en color naranja-rojizo sobre el tejado de un viejo hotel al otro lado de la calle.

– ¿Por qué brillan esas letras papá? –preguntó.

– Para que las personas las vean y lleguen al hotel —contesté.

– No papá, ¿por qué?, no ¿para qué?

– Mm –murmuré, y luego guardé silencio.

Decidí sentarme en las escaleras de la estación para reflexionar. Conociendo a mi hijo, sabía que mi respuesta seguramente generaría muchas otras interrogantes. Carlitos se sentó a mi lado, muy junto para mitigar el frío y preguntó de nuevo:

– Entonces, ¿por qué brillan? ¿por qué la luz es de ese color?

– Esas letras brillan porque son lámparas, se llaman lámparas de neón. Son tubos delgados de vidrio llenos de una pequeña cantidad de un gas que se llama neón y que emite luz cuando la electricidad pasa a través de él. El color rojizo se debe a muchas líneas en ese rango de frecuencias en su espectro de emisión.

Carlitos frunció el ceño y pude interpretar que mi respuesta no había sido tan clara como él y yo habríamos deseado. Es más, era incompleta y no del todo correcta. Además, había muchos conceptos que aun desconocía. Así que traté de explicar las cosas con más detalle.

– Vayamos por partes. Primero, ¿qué es el neón? El neón es uno de los gases nobles. ¿Recuerdas la Tabla Periódica de los elementos químicos que te enseñé?  Los gases nobles o inertes son los que están en la última columna (la columna VIIIA) y son seis: helio, neón, argón, kriptón, xenón y radón. A estos gases no les gusta intercambiar electrones con otros elementos porque sus capas de electrones ya están llenas y nada los incentiva al intercambio. El neón se conoce como Ne y es el décimo de la tabla periódica, (su número atómico es 10).  Se dice que tiene dos capas, la interna con dos electrones y la externa con ocho. Es el primer elemento que tiene un primer octeto de electrones en la tabla periódica (su configuración electrónica es 1s2 2s2 2p6). Tiene 19 isótopos, y…

– Papá, papá, espera, no te entiendo ¿por qué le llamaron neón?

– Neón viene del vocablo griego “neos” que significa nuevo. Lo bautizaron así el científico escocés William Ramsay y su estudiante inglés Morris Travers, quienes lo descubrieron hace más de un siglo, en junio de 1898. Ese Ramsay era un loquillo, ya había descubierto el helio, el argón y había predicho la existencia del neón, al que descubrió junto con el kriptón y el xenón, y por todo eso le dieron el premio Nobel de Química en 1904.

– ¿Y cómo fue que lo descubrieron?

– Se descubrió junto con el kriptón y el xenón, como uno de los tres gases raros que quedaban en el aire después de eliminar el nitrógeno, el oxígeno, el argón y el dióxido de carbono usando métodos de licuefacción y destilación fraccionada. Esto es, para separarlos primero encerraron aire en un contenedor y lo enfriaron hasta volverlo aire líquido, luego elevaron su temperatura y conforme se evaporaba fueron separando los gases emitidos. Después de aislar los gases en tubos de vidrio a baja presión con electrodos en cada extremo (tubos de Geissler), observaron que una de las muestras brillaba con un intenso color carmesí nunca antes visto, por eso lo de neón. ¿Te imaginas que impresión? El nuevo color que se emitía impactó tanto a Travers que expresó: “fue un espectáculo para recordar y no olvidar jamás”.

Después de aislar los gases en tubos de vidrio a baja presión con electrodos en cada extremo (tubos de Geissler), observaron que una de las muestras brillaba con un intenso color carmesí nunca antes visto, por eso lo de neón.

 

– ¡Qué padre! ¿Y dices que lo obtienen del aire?, ¿entonces hay mucho neón en el aire que respiramos?

– No, en realidad sólo el 0.0018% de la atmósfera terrestre es neón, pero es el quinto elemento más abundante en el universo después del hidrógeno, helio, oxígeno y carbono. Su escasez en la atmósfera se debe a que es muy volátil y su densidad es solo 2/3 de la densidad del aire, por lo que escapó de la gravedad terrestre durante la formación temprana del sistema solar. No obstante, es muy abundante en estrellas supermasivas en donde se genera por nucleosíntesis durante la fusión de helio y oxígeno, lo cual se logra sólo en los núcleos de las estrellas de varias masas solares a temperaturas de ¡más de 100 millones de grados Celsius!

– ¡Woow! … y si es menos denso que el aire ¿puedes llenar globos con neón para que floten?

– Pues sí, el neón es el segundo gas noble más ligero después del helio. Como es monoatómico es más liviano que las moléculas diatómicas de nitrógeno y oxígeno que forman la mayor parte de la atmósfera de la Tierra. Por ello, un globo lleno de neón se elevará en el aire, aunque más lentamente que un globo de helio, pero ojo, es 60 veces más caro obtener neón que helio y los globos serían muy costosos. Otra de sus características es que su estado líquido se alcanza a muy bajas temperaturas, en el intervalo de 24.5 K a 27.1 K, siendo su rango líquido el más estrecho de todos los elementos. Más frío es sólido, más caliente, gas. Además es un excelente asfixiante y refrigerante.

– Bueno, bueno, ya me estás haciendo bolas con tantos datos papá, mejor dime, ¿lo que vemos en las letras son los átomos de neón?

El gas de neón es incoloro e inodoro, no lo podrías detectar fácilmente. Lo que vemos en las lámparas es la luz que emiten los átomos de neón cuando son excitados por una corriente eléctrica.

– No, el gas de neón es incoloro e inodoro, no lo podrías detectar fácilmente. Lo que vemos en las lámparas es la luz que emiten los átomos de neón cuando son excitados por una corriente eléctrica, como cuando lo descubrieron. Todos los gases nobles son inodoros e incoloros y “se encienden” cuando una corriente los atraviesa.  Verás, como te dije, cada átomo de neón tiene completas sus capas de electrones y se necesita mucha energía para arrancar un electrón. En la lámpara hay un electrodo en cada extremo del tubo. Cuando se aplica una diferencia de voltaje de varios kilovoltios se suministra suficiente energía para expulsar un electrón de la capa externa de los átomos de neón. Los átomos quedan cargados positivamente (cationes) y son atraídos hacia el electrodo negativo, mientras que los electrones libres son atraídos hacia el positivo. Aplicar una corriente alterna invierte la polaridad y genera el movimiento de los iones. Estas partículas cargadas, llamadas plasma, completan el circuito eléctrico.

– Pero sigo sin entender, ¿de dónde viene la luz?

– Los átomos en el tubo se mueven y colisionan entre sí transfiriendo energía. Mientras que algunos electrones son “arrancados” de sus átomos, otros obtienen suficiente energía para “excitarse”. Estar excitado es como subir esta escalera en la que estamos sentados ahora, donde un electrón puede estar en un escalón más arriba que en el que se encontraba antes. El electrón puede volver a su escalón inicial (estado base) emitiendo energía en forma de un fotón, que es luz. El color de la luz que se produce depende de la diferencia de energía entre el estado excitado y el original, y así como la distancia entre los escalones de la escalera, ésta es una cantidad dada. Cada electrón excitado de un átomo emite un fotón con una longitud de onda característica. Lo que vemos son los fotones emitidos simultáneamente por billones de átomos. En otras palabras, cada gas noble excitado emite luz de un color determinado. Para el neón, es luz naranja rojiza.

– Pues yo creo que Ramsay y Travers se hicieron muy ricos con esas luces, porque las he visto en muchas partes, incluso en los anuncios gigantes de las Vegas ¿no?

“La historia de la ciencia tiene muchas anécdotas que podríamos tachar de injustas…”

– Pues la historia de la ciencia tiene muchas anécdotas que podríamos tachar de injustas. O tal vez, es que los científicos por lo general no buscamos hacernos millonarios, si no más bien entender el universo y en eso nos enfocamos. Fue un ingeniero francés llamado Georges Claude quien conociendo las observaciones de los británicos, el funcionamiento del tubo Geissler y con una compañía de licuefacción de aire, pudo extraer cantidades industriales de neón y construir en 1902 la primera lámpara de ese gas con fines comerciales. También lo hizo con el argón. Tras perfeccionar el método y reducir sus costos de producción presentó en 1910 las lámparas de neón en el Salón del Automóvil de Paris. Aunque Claude intentó introducir su diseño como alternativa de alumbrado doméstico, no funcionó por el intenso color emitido que molestaba a la vista. Es en 1912 cuando introduce sus lámparas para ser utilizadas como anuncios publicitarios luminosos y el éxito fue total. Al lograr la patente en Estados Unidos en 1915, acaparó el mercado de las luces hasta la década de los 30. El astuto Claude sí que se hizo millonario, aunque su compañía quebró décadas después.

– Sabes papá, qué bueno que esas chicas que venden su ropa interior en las tiendas de la rue Varin usan esas luces de neón en sus ventanas. Seguro mucha gente les compra.

– Sí, seguro que sí. Pero, ya me está dando hambre y es muy tarde, mejor vamos a casa a comernos unos gaufres liégoises y yo tomaré una buena cerveza trapista.

 

Y así, caminamos juntos hasta llegar a nuestra casa en rue Dossin 48.

 

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Este relato está inspirado en hechos reales, aunque la pregunta inicial fue sobre las luces de las vitrinas y nunca nos sentamos a contemplarlas. La rue Varin era la ruta más corta para llegar a casa. Días atrás, Carlitos había preguntado qué hacían esas chicas en ropa interior, y contesté que vendían lencería. Cuando Carlitos preguntó sobre el neón mi respuesta fue: Mejor pregúntale a tu mamá, ella es la química….

Ahora, 7 años después, escribo estas líneas para reivindicarmeC2

 

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Sobre el autor

Instituto de Física, BUAP

Se doctoró en el Cinvestav (2011), logrando el premio Rosenblueth y medalla Weizmann por su tesis. Posteriormente ganó la prestigiosa beca Belspo-Marie Curie para realizar una estancia posdoctoral en la Universidad de Liège, en Bélgica. Sus líneas de investigación, en el Instituto de Física de la BUAP, son en Fluidos y Materia Granular. Es nivel II del SNI.

POR:

Se doctoró en el Cinvestav (2011), logrando el premio Rosenblueth y medalla Weizmann por su tesis. Posteriormente ganó la prestigiosa beca Belspo-Marie Curie para realizar una estancia...

1 Comentarios

    • Eduardo Rivera Morales -

    • 17 febrero, 2019 - 23:31 pm

    Quiero confesar que al ver todo el texto hacia abajo dude en leerlo, pero al comenzar a hacerlo no pude dejar de seguir leyendo, exelente forma de explicarnos algo que muchos desconocemos, y eso es los elementos de la tabla periódica ….gracias

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