Denís Paredes Roibás / José M.ª Gavira Vallejo
El experimento que aquí se describe es muy sorprendente y llamativo, pero toda la química subyacente no se entiende completamente. Cuando se coloca un clavo de hierro cerca de un poco de mercurio, este metal líquido experimenta movimientos periódicos semejantes a los latidos de un corazón. También se observa la generación de pequeñas burbujas de gas así como la oxidación relativamente rápida del clavo y la formación de capas superficiales fluctuantes de compuestos de mercurio.
El experimento
Para realizar el experimento basta depositar una gota de mercurio en un cristal de reloj y cubrirla con una disolución de un compuesto oxidante en ácido sulfúrico aproximadamente 1 M. Como oxidantes se pueden usar el dicromato de potasio, el peróxido de hidrógeno o el permanganato de potasio.
Se coloca un clavo o alambre de hierro de tal manera que la punta toque ligeramente el mercurio. Este empezará a pulsar rítmicamente. El “corazón de mercurio” latirá durante unos 20 segundos antes de detenerse. Hay que ser paciente y ajustar la distancia entre la punta del clavo y la gota de mercurio hasta que comiencen las oscilaciones. Dar golpecitos en el recipiente puede iniciarlas.
Variante
Una alternativa para realizar este experimento es usar galio en vez de mercurio, por ser aquel mucho menos tóxico. Tiene que estar fundido, pero eso no es difícil conseguirlo porque este metal se derrite a menos de 30 oC. Se necesita una gota de galio metálico líquido, ácido sulfúrico 1 M aproximadamente, dicromato de potasio y vidrio de reloj o placa de Petri.
Se coloca la gota de galio líquido en el recipiente y se cubre con el ácido sulfúrico. La gota se convertirá en una bola. Al agregar una pequeña cantidad de dicromato de potasio (o permanganato de potasio) el galio se aplanará. Si la proporción de dicromato con respecto al sulfúrico es la correcta, la gota alternará una forma redondeada con otra aplanada, movimiento periódico que parecerá el de un corazón palpitante. Este “latirá” más despacio que el de mercurio.
Puede ser difícil encontrar la cantidad correcta de dicromato para que el galio vibre; por lo tanto, se sugiere comenzar con una pequeña cantidad de dicromato y agregar más según sea necesario.
Propuesta de explicación
El mecanismo de esta reacción no se entiende claramente, pero es fundamental la acción del oxidante sobre el mercurio para convertirlo en mercurio(I) y además, quizá, para oxidar al hierro. El mercurio oxidado se combina con los iones sulfato del ácido en la superficie de la gota metálica formando una fina capa de sulfato de mercurio(I) sólido. Esto reduciría la tensión superficial de la gota, haciendo que se aplane un poco.
Cuando la gota aplanada entra en contacto con el alambre o clavo de hierro, el sulfato de mercurio oxida al hierro para formar el ion de hierro(II) mientras el mercurio se reduce a su forma elemental. El mercurio adquiere de nuevo una tensión superficial más alta, por lo que la gota se redondea nuevamente. Al perderse el contacto con el hierro, el revestimiento de óxido comienza a formarse nuevamente, repitiéndose el proceso. Cuando todo el oxidante se ha reducido finaliza el proceso.
Ahora bien, esta propuesta de explicación plantea sus dudas porque se han observado oscilaciones incluso sin la presencia de un oxidante, aunque más débiles.
En cuanto al experimento con galio, la gota se convertirá en una bola a medida que se forma sulfato de galio en su superficie. Al agregar dicromato o permanganato de potasio, el galio se relajará un poco a medida que se elimina la capa de sulfato y cambia su tensión superficial. Pero este proceso es cíclico, y de ahí el “latido” de la gota de galio. Curiosamente, a diferencia del corazón de mercurio, no se requiere hierro para conseguir el efecto.
Seguridad
Por el uso de mercurio y compuestos de mercurio el experimento debería realizarse en una campana extractora. El mercurio se puede reciclar después de su uso. Se debe manipular sin anillos en las manos porque, como es sabido, el mercurio se amalgama con facilidad con metales nobles. En cualquier caso, deben usarse guantes de protección.
Referencias
El experimento en el canal de Química Insólita en YouTube
- A. Guy. The bizarre oscillating redox reaction between mercury and iron. Education in Chemistry, 2011. https://eic.rsc.org/exhibition-chemistry/the-bizarre-oscillating-redox-reaction-between-mercury-and-iron/2020072.article.
- A. M. Helmenstine. How To Do the Gallium Beating Heart Demonstration. ThoughtCo, 2019. https://thoughtco.com/gallium-beating-heart-demonstration-604238.
A. Helmenstine. Mercury Beating Heart Chemistry Demonstration. Science Notes 2023. https://sciencenotes.org/mercury-beating-heart-chemistry-demonstration/.
Este experimento pertenece al libro:
Denís Paredes Roibás, José M.ª Gavira Vallejo: 125 experimentos de química insólita para la Enseñanza de Física y Química. Triplenlace.com, 2025. https://triplenlace.com/aula-libros/125eqi/ .
