Imagen: Pixabay

Una de las imágenes típicas del paisaje agreste de Estados Unidos es la de los graneros. A todos se nos vienen a la mente esos almacenes de madera pintados de un llamativo rojo óxido entre cosechas de trigo o maíz.

¬ŅPor qu√© se pintan de rojo? Porque la pintura roja es m√°s barata, podr√≠amos responder. Pero el f√≠sico (e ingeniero de Google) Yonatan Zunger ofrece una explicaci√≥n algo m√°s densa en su p√°gina de Medium. Los graneros se pintan de rojo por la fusi√≥n nuclear, dice. Acto seguido nos da una lecci√≥n de f√≠sica.

Llamamos ‚Äúpintura‚ÄĚ a la mezcla de un pigmento y un aglutinante (una sustancia que al secarse fija el pigmento a una superficie, como el √°cido acr√≠lico y los aceites de la pintura al √≥leo). Por su parte, un pigmento es un material que absorbe parte de la energ√≠a de la luz y refleja otra parte para dar color. La mayor√≠a de los pigmentos son minerales (los hay org√°nicos, pero son m√°s caros, ya que hay m√°s rocas que animales y plantas).

El pigmento que se usa en los graneros es el ocre rojo o trióxido de dihierro (Fe2O3). Absorbe luz amarilla, verde y azul, por lo que refleja luz rojiza.

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Decimos que la luz es ‚Äúabsorbida‚ÄĚ cuando un fot√≥n golpea un electr√≥n en el pigmento y le transfiere su energ√≠a, pero la mec√°nica cu√°ntica explica que los electrones no pueden absorber cualquier cantidad de energ√≠a. La energ√≠a (los colores) que pueden absorber depende de la disposici√≥n de los propios electrones en el material, que a su vez depende de la qu√≠mica del elemento.

En pocas palabras, la cantidad de energ√≠a que un electr√≥n puede absorber est√° relacionada con su momento angular, una propiedad que mide c√≥mo giran los electrones alrededor del n√ļcleo. Los elementos cuyos electrones m√°s externos pertenecen al bloque ‚Äúd‚ÄĚ seg√ļn su momento angular (el grupo grande que est√° en el centro de la tabla peri√≥dica) son los que pueden absorber colores de luz visible y, por lo tanto, formar pigmentos.

Se llama luz visible a la parte del espectro electromagn√©tico que el ojo humano es capaz de percibir, desde el rojo (con una longitud de onda de 780 nm) hasta el violeta (en torno a los 400 nm), pasando por el amarillo (alrededor de 600 nm). Se lo debemos a la temperatura del Sol: nuestros ojos evolucionaron para ver los colores producidos por nuestra estrella, que se corresponden con energ√≠as cercanas a los 0,3 eV. Ese n√ļmero coincide, con la energ√≠a de los enlaces qu√≠micos de los electrones del bloque ‚Äúd‚ÄĚ. Los bloques ‚Äús‚ÄĚ y ‚Äúp‚ÄĚ de la tabla peri√≥dica est√°n asociados con energ√≠as de 1-3 eV, que se corresponden con longitudes de onda ultravioleta (~100 nm).

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Ocre rojo o trióxido de dihierro. Imagen: Wikimedia Commons

El hierro es el elemento ‚Äúd‚ÄĚ m√°s abundante en la Tierra, m√°s de diez veces m√°s com√ļn que el segundo: el titanio. Eso es precisamente lo que hace que un pigmento resulte barato: que sea abundante. El ocre rojo es solo hierro y ox√≠geno, dos elementos extremadamente abundantes: la corteza terrestre es un 6% hierro y un 30% ox√≠geno. El ox√≠geno, elemento ‚Äúp‚ÄĚ, es abundante y afecta al color de los compuestos al darles forma, pero el color en s√≠ viene determinado por los electrones ‚Äúd‚ÄĚ de aquello a lo que el ox√≠geno va a ir pegado: el rojo del hierro, el verde del cobre, el azul del cobalto, etc√©tera.

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Esto explica por qu√© los graneros se pintan de rojo: porque la pintura roja es la m√°s barata, ya que est√° hecha de hierro, un pigmento muy abundante. Pero, ¬Ņpor qu√© el hierro es tan abundante? Para entenderlo tenemos que fijarnos nuevamente en el Sol. Como toda estrella, el Sol empieza su vida como una primitiva bola de hidr√≥geno que, debido a la tremenda presi√≥n de la gravedad, inicia un proceso de fusi√≥n nuclear (varios n√ļcleos at√≥micos se unen para formar uno m√°s pesado).

As√≠, a medida el n√ļcleo del Sol se fusiona, empiezan a formarse elementos m√°s pesados ‚Äč‚Äčque el hidr√≥geno, como el helio. El ciclo se repite y, con cada reacci√≥n, se producen elementos m√°s y m√°s pesados. Cuando los √°tomos se vuelven demasiado grandes, el proceso ya no recupera energ√≠a. Las √ļltimas reacciones que resultan positivas en una fusi√≥n nuclear normal son las que forman √°tomos con 56 nucleones (neutrones y protones) en ellos. M√°s all√° de ese punto, la fusi√≥n consume m√°s energ√≠a de la que puede producir.

Los productos de una fusi√≥n estelar tienden a acumularse antes de que la estrella explote, as√≠ que el Sol acab√≥ produciendo m√°s is√≥topos 56 que cualquier otra cosa (excepto elementos ligeros que casi no se fusionan). ¬ŅY qu√© tiene 56 nucleones y es estable? Exacto: una mezcla de 26 protones y 30 neutrones que llamamos hierro. Y por eso, por una particularidad de la fusi√≥n nuclear (el tama√Īo con el que los n√ļcleos dejan de producir energ√≠a), el hierro es uno de los elementos m√°s comunes de la superficie terrestre.

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Adem√°s el hierro es del bloque ‚Äúd‚ÄĚ, condici√≥n necesaria para ser un buen pigmento. Y, para colmo, cuando se une con el ox√≠geno ‚ÄĒla cosa m√°s abundante en la superficie de la Tierra (solo el hidr√≥geno y el helio son m√°s comunes, pero tienden a evaporarse)‚ÄĒ, forman √≥xidos de color ocre que podemos mezclar con aceites para producir pintura barata y pintar nuestros queridos graneros de rojo. [Yonatan Zunger]