La química que el sombrerero nunca llegó a saber

Sentados en torno a una hoguera. Allí, los hombres prehistóricos observaron un mineral rojizo que podía ser usado como pigmento para decorar sus cuevas. Este mineral era el cinabrio, de composición HgS (sulfuro de mercurio). En el siglo IV a.C. Aristóteles describió al mercurio como plata líquida. Desde entonces, pasando por la época oscura de la Alquimia hasta la Química moderna, el mercurio ha sido un metal que ha despertado el interés de los científicos por el hecho de ser líquido.

 

El motivo exacto de por qué es líquido el mercurio no se conoce plenamente todavía hoy, lo cual no ha impedido su uso. Hoy se cuentan por miles las aplicaciones del mercurio en medicina, metalurgia, electrónica, agricutura y muchas otras actividades humanas. 

 Un ejemplo por todos conocido son los termómetros de mercurio que tenemos en casa para saber si tenemos fiebre o no y que con tanto cuidado debemos manejar para evitar que se rompa, liberando unas bolitas esféricas grisáceas. Además el mercurio forma amalgamas con otros metales, con lo que se amplia aún más su campo de aplicación. Por ejemplo, la amalgama de mercurio-plata (50:50) es usada por los dentistas para los empastes.

 

Pese a ello no podemos confiarnos. El mercurio es un elemento químico al que debemos acercarnos con mucho respeto. Sus efectos tóxicos se conocen desde antaño. Numerosos alquimistas murieron envenenados por usar en exceso este metal. De hecho, el comportamiento del Sombrerero Loco en la obra Alicia en el País de las Maravillas de Lewis Carrol, personaje que tenemos presente tras la última versión cinematográfica del cuento llevada a la gran pantalla por Tim Burton en 2010, está relacionado con el mercurio. Los sombrereros del siglo XIX usaban compuestos de mercurio en el procesado de las pieles para fabricar sombreros de fieltro. Así el mercurio era absorbido por la piel y los pulmones, acumulándose en el cerebro dónde dañaba las neuronas. Por ello, el divertido y particular personaje realmente padece una patología denominada mercurialismo, la cual se caracteriza por la pérdida de piezas dentales, temblores, espasmos musculares, cambios de personalidad, depresión, irritabilidad y nerviosismo.

 

Hablar de "mercurio" es insuficiente. En Química debemos considerar la forma química concreta en la que se encuentre el elemento, ya que sus efectos, mecanismos de actuación y toxicidad dependerán del tipo de especie de la que se trate: orgánica o inorgánica.

El mercurio inorgánico, ya sea como metal Hg0 o especie catiónica Hg2+ es relativamente insoluble en los tejidos biológicos lipofílicos, es decir, con alto contenido en grasas, de modo que no se acumula en los tejidos corporales, eliminándose del organismo con una rapidez diez veces mayor que el mercurio orgánico. Esto hace que la toxicidad de las bolitas de mercurio que quedan cuando se rompe el termómetro en casa no presenten una toxicidad elevada, muy por debajo de la toxicidad de otras especies de mercurio.

El mercurio orgánico se refiere fundamentalmente al metilmercurio (CH3-Hg+), el cual sí se acumula en el tejido adiposo, así como en el hígado y en el cerebro, ya que la componente lipídica de estos órganos es significativa. El metilmercurio se acumula hasta alcanzar concentraciones tóxicas y se elimina muy lentamente del organismo. Al originar compuestos liposolubles, puede sortear fácilmente la barrera hematoencefálica que protege nuestro cerebro, pudiendo actuar como agente neurotóxico. Por tanto, el cerebro es el órgano diana para esta especie de mercurio aunque también existen evidencias de que el sistema cardiovascular e inmunológico puedan verse afectados. Se absorbe como MeHgCl (cloruro de metilmercurio) en el tracto intestinal, por inhalación en los pulmones o a través de la piel. Además puede viajar en la sangre ya que puede enlazarse a la albúmina sérica, proteína del plasma. La intoxicación provoca inicialmente ataxia, dificultades en la audición, habla y visión.

En el Medio Ambiente, el mercurio inorgánico se convierte en mercurio orgánico por acción de bacterias anaerobias situadas en los lodos del fondo de lagos, rios y charcas. Estos procesos implican numerosas reacciones químicas como las que se indican en la siguiente imagen.

Los animales acuáticos de pequeño tamaño se alimentan de estos pequeños organismos, que contienen mercurio orgánico. A su vez, estos pequeños consumidores primarios son la base de la cadena trófica ya que sirven de alimento a otros organismos superiores. Según ascendemos en la cadena trófica, la concentración de mercurio irá aumentando. Es un proceso de bioacumulación y biomagnificación. El mercurio puede llegar a concentrarse hasta en un factor de 105. En el extremo superior de la cadena, la concentración de mercurio puede llegar hasta 20 μg/kg

La legislación vigila especialmente los niveles de mercurio en alimentos y Medio Ambiente. La FDA (Food and Drug Administration) establece un límete de 1 μg/kg en pescados para consumo humano. La EPA (Environmental Protection Agency) también establece 1 μg/L de mercurio como valor límite en aguas potables y la OSHA (Occupational Safety and Health Administration ), 0.1 mg/m3 para mercurio en aire. La Química ha desarrolado numerosas técnicas de análisis para poder determinar los niveles de mercurio en todo tipo de muestras. Destaca la técnica de absorción atómica de vapor frío, que aprovecha dos características fundamentales del mercurio elemental: su absorción característica a 253, 7 nm y su caracter volátil (forma vapor fácilmente). Para estudios de especiación (es decir, para diferenciar entre las diferentes especies de mercurio existentes) debemos emplear técnicas de análisis más sofisticadas como la espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inducido (ICP-MS). También destacan las técnicas cromatográficas que permiten a los químicos separar a las distintas especies de mercurio. Son muchos los científicos que trabajan en este campo, ya sean químicos (químicos analíticos y químicos "bioinorgánicos"), bioquímicos o biólogos.

Pero, ¿por qué son tan tóxicas algunas especies de mercurio (en especial, el metilmercurio)? El mecanismo de toxicidad de las especies de mercurio en el organismo aún no se ha elucidado en su totalidad y existen numerosos grupos de investigación que tratan de averiguarlo. Se cree que pueden interaccionar con los grupos sulfhidrilo -SH de las proteínas (ya que el mercurio tiene mucha afinidad por el azufre) de modo que modifica su estructura y de este modo su función catalítica (enzimática) o reguladora. Otra hipótesis establece que el metilmercurio puede modificar la cadena respiratoria de transporte electrónico en las neuronas (proceso bioquímico por el cual las células obtienen energía para sus funciones vitales) y generar especies reactivas de oxígeno (ROS), que causan daño oxidativo y envejecimiento celular. Sea cual sea la hipótesis correcta, es más que justificado el respeto con el que debemos acercarnos a estos compuestos de mercurio. Los efectos de las especies de mercurio no son, para nada, un cuento de niños.

Luis Moreno Martínez

 

Esta entrada participa en la XIV Edición del Carnaval de la Química, que en esta ocasión es acogida por el blog Educación Química de Bernardo Herradón.

 
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15 Comentarios en “La química que el sombrerero nunca llegó a saber”

  1. juanita montoya pineda Octubre 29, 2014 at 3:51 am #

    gracias por tu apoyo y tu ayuda en mi tarea y me tarece interesante lo que dice

  2. Marcela Hernández Octubre 2, 2012 at 11:50 pm #

    Cual es la diferencia entre el mercurio rojo y el mercurio amarillo?

  3. Lenin Rojas Agosto 25, 2012 at 3:27 pm #

    InTeresante sus conocimientos sobre el mercurio, sin embargo me interesa que me expliquen como se hace, se calcula o se realiza un procedimiento para conocer la pureza del hg (ejemplo 99.99 o 97. 44 etc) por favor espero su respuesta (Quito - Ecuador)

    • Claudi Mans Agosto 25, 2012 at 5:43 pm #

      De la pregunta deduzco que no está Vd. vinculado profesionalmente al mundo de la química. Le aconsejo que no intente manipular mercurio por su cuenta. Si realmente desea saber la pureza de una determinada muestra de mercurio, llévela a un laboratorio especializado.

  4. Claudi Mans Mayo 2, 2012 at 12:45 pm #

    En el libro de Carroll, cap. VII ("A Mad Tea Party") se habla del Hatter. En su The Annotated Alice de Martin Gardner, apunta a que el Hatter representaba realmente a un comerciante de Oxford, Theophilus Carter, al que se conocía por The Mad Hatter por su raro sombrero y sus ideas excéntricas. No lo relaciona con el mercurio, aunque es un argumento muy citado.
    Acabo de leer en el libro "Ciencia Loca" de Theodore Gray, que algunos termómetros "de mercurio" llevan hoy galinstano, una aleación de galio, indio y estaño, poco tóxica y de punto de fusión bastante poor debajo de los 0ºC.

  5. Dani Abril 27, 2012 at 2:18 pm #

    Buen post. Un mini-comentario: En el libro de Lewis Carrol nunca se habla del 'Sombrerero loco' Solo del 'Sombrerero' 😉

    Enhorabuena

    Saludos

    • Luis Abril 27, 2012 at 2:26 pm #

      ¡Muchas gracias Daniel!

      ¡Muy buen apunte!

      Saludos.

      Luis

  6. Quimitube Abril 27, 2012 at 8:45 am #

    ¡Muy interesante Luis! ¡Me adscribo como habitual de tu blog!

    Me ha gustado particularmente el detalle de los sombrereros, son esa clase de curiosidades que hacen las cosas un poco legendarias y le dan un toque fascinante a la relación entre la historia y la ciencia.

    ¡Un saludo!

    • Luis Abril 27, 2012 at 2:16 pm #

      ¡Muchas gracias!

      Es mi primer artículo en esta gran plataforma de divulgación científica como es Hablando de Ciencia y lo cierto es que estoy encantado de que el tema haya gustado. Estoy totalmente de acuerdo contigo. Ciencia e historia siempre están más relacionadas de lo que a priori puede parecer.

      Saludos.

      Luis

  7. Juan C. Abril 27, 2012 at 7:47 am #

    Hola

    Me ha parecido impresionante, por la gran cantidad de información bien "unida" y porque el lenguaje es asequible para los profanos.

    Lo intentaré usar en mis clases (el mercurio siempre lo sacan los alumnos, les llama poderosamente la atención -lógico, a todos nos pasa lo mismo-), aunque todavía no se como:
    Tiene una introducción histórica, analiza las distintas formas en que se presenta el mercurio, analiza aspectos del metabolismo, salen las interrelaciones del ecosistema, nombra a instituciones político-científicas que regulan la calidad del medioambiente, explica técnicas instrumentales de análisis... y hasta puedo intentar implicar a los profes de lengua ya que lo interrelacionas con la literatura (y por supuesto a los de historia)

    Resumiendo: para mi es una genialidad adaptada a la ESO (un poquito de todo que da mucho juego, pero un poquito de mucha calidad)

    Saludos

    • Luis Abril 27, 2012 at 2:22 pm #

      ¡Muchísimas gracias por el comentario!

      Me alegra mucho que haya gustado el tema y el estilo. Y me alegra todavía más saber que puede servir para acercar la Ciencia a los estudiantes . Es muy gratificante para mi.

      Saludos.

      Luis

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