El mechero Bunsen es un instrumento de laboratorio capaz de suministrar una fuente calor de manera eficaz y segura mediante una llama, la cual es producto de la combustión de un gas que suele ser metano, o una mezcla de propano y butano. Este instrumento por sí mismo es sinónimo de ciencia y química.
Su nombre se debe al químico alemán Robert Bunsen, quien fue responsable, junto al técnico Peter Desaga, de su implementación y mejora partiendo de un modelo ya diseñado por Michael Faraday. Este mechero es pequeño y liviano, por lo que puede trasladarse prácticamente a cualquier sitio donde haya una bombona de gas y óptimas conexiones.
Arriba se muestra el mechero Bunsen en acción. Nótese que el escenario ni siquiera es el de un laboratorio. La llama, de color azul, calienta el contenido del matraz para desarrollar una reacción química, o simplemente para disolver un sólido con mayor rapidez. El uso principal de este instrumento es pues el de sencillamente calentar una superficie, muestra o material.
No obstante, el mechero Bunsen también se usa para una gran variedad de métodos y procesos, como el ensayo a la llama, la esterilización, la destilación, la combustión y la descomposición. Desde la educación media, ha sido el causante de asombro y temores entre los estudiantes, para más adelante convertirse en un instrumento de uso rutinario.
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Historia
Los orígenes de este icónico mechero se remontan al año 1854, en uno de los laboratorios de la Universidad de Heidelberg, donde trabajaba Robert Bunsen. Para entonces, las instalaciones de la universidad ya disponían de un sistema de tuberías de gases y de mecheros más rudimentarios con que realizaban experimentos.
No obstante, dichos mecheros, diseñados por Michael Faraday, generaban llamas muy luminosas y “sucias”, lo que significa que depositaban sobre la superficie que tocaban manchas de carbón. Estas llamas, además de que camuflaban los colores que liberaban ciertas sustancias al ser calentadas, no eran lo suficiente calientes.
Fue así que Robert Bunsen, junto al técnico alemán, Peter Desaga, decidieron implementar mejoras en los mecheros de Faraday. Para lograrlo, buscaron que el gas ardiera con un mayor flujo de aire, superior al que rondaba libremente por el laboratorio. De esta manera, nació el mechero Bunsen-Desaga.
Desde entonces, los laboratorios han tenido a la mano un mechero que permite obtener una llama mucho más caliente y “limpia”. Asimismo, gracias a este mechero se establecieron los cimientos u orígenes de la espectroscopia.
Características y partes del mechero Bunsen
– Instrumento
En la imagen superior se tiene una ilustración del mechero Bunsen. Se señalan las respectivas entradas tanto para el aire como para el gas.
El gas recorre el interior de una manguera de caucho desde el grifo de gas, ubicado en el mismo mesón de laboratorio, hasta la entrada del mechero. En la zona inferior del mechero, justo por encima del soporte con forma de anillo, se sitúa una válvula o rueda que nivela el flujo de gas que saldrá por la boquilla del mechero.
El aire, por otra parte, entra al mechero a través de los agujeros circulares (o rectangulares) de su collar. A medida que se rota el collar, más aire fluirá dentro de los agujeros y se mezclará con el gas. Esta mezcla aire-gas ascenderá a lo largo del barril o columna, para salir finalmente por la boquilla del mechero.
Todo el mechero en su conjunto está hecho de un metal ligero, como el aluminio, y su tamaño es lo suficiente pequeño para guardarse en cualquier estante o gaveta.
– Llama
Reductora
Al colocarse una fuente de calor justo a la altura de la boquilla del mechero, ya sea utilizando una cerilla encendida o una chispa, la mezcla aire-gas arderá y empezará la combustión. Aparecerá pues la llama. Sin embargo, las características visuales y químicas de esta llama dependen de la relación aire-gas.
Si el collar está cerrado, impidiendo que el aire entre por sus agujeros, se tendrá una mezcla rica en gas, la cual arderá apenas con el oxígeno del aire de los alrededores. Esta llama corresponde a la 1 (imagen superior), y se conoce como la llama “segura” y “sucia”, por ser la menos caliente y la que produce además la mayor cantidad de hollín. Nótese lo brillante que es y también sus colores amarillo-anaranjados.
La luminosidad de esta llama se debe a que las partículas de hollín, compuestas prácticamente por átomos de carbono, absorben calor y despiden luz y color. Mientras más abierta esté la entrada de gas, más grande será esta llama.
Esta llama se conoce también por ser reductora, debido a que aporta carbono como partículas de hollín, las cuales son capaces de reducir algunas sustancias.
Oxidante
A medida que el collar se va rotando, los agujeros por donde transita el aire se van abriendo, incrementándose así la cantidad de aire en la mezcla resultante gaseosa. Como resultado, la llama amarilla se irá tornando cada vez más azulada (de 2 a 4), hasta un punto en que puede parecer transparente si el fondo y la pureza de la mezcla lo permiten.
La llama 4 es la más deseada y útil en el laboratorio, pues es la más caliente y puede además oxidar perfectamente la muestra que se coloca a su contacto. Por esta razón esta llama se conoce por ser oxidante, ya que los productos de la combustión (en esencia dióxido de carbono y vapor de agua) no interfieren con el oxígeno de los alrededores y las sustancias a oxidarse.
Funciones/usos
Del apartado anterior puede concluirse que la llama es el elemento o la característica más importante del mechero Bunsen. Es esta de hecho la que define las respectivas funciones o usos de este instrumento, que en resumidas cuentas no son más que el de calentar una superficie, material o muestra.
No obstante, esto no quiere decir que pueda usarse para calentar todo lo que haya en el laboratorio. Para empezar, el punto de fusión del material debe estar por encima de los 1500 ºC, temperatura máxima a la que puede alcanzar la llama. De lo contrario, se derretiría y ocasionaría un desastre en el mesón de trabajo.
Segundo, la temperatura de la llama es tan alta, que es capaz de incendiar los vapores de cualquier solvente orgánico, lo cual incrementaría los riesgos de incendio. Por lo tanto, solamente se deben calentar líquidos con altos puntos de ebullición y baja volatilidad.
Es por esta razón que el agua es un ejemplo de un líquido ideal para calentarse mediante el uso del mechero Bunsen. Por ejemplo, suele ser frecuente calentar balones de destilación, vasos de precipitados, matraces, u ollas, que contienen soluciones acuosas.
Ejemplos de uso
Combustión
Uno de los principales usos del mechero Bunsen es el de someter una muestra a combustión; es decir, oxidarla de manera rápida y exotérmica. Para ello, se utiliza la llama oxidante (de color azul y casi transparente) y la muestra se coloca dentro de un recipiente tal como un crisol.
No obstante, la mayoría de las muestras se traslada posteriormente a una mufla, donde podrá continuar calentándose durante horas (incluso durante un día entero).
Descomposición térmica
Al igual que como ocurre con la combustión, utilizando el mechero Bunsen puede llevarse a cabo la descomposición térmica de ciertas sustancias, tales como las sales de clorato y nitratos. Sin embargo, este método no permite en lo absoluto realizar un seguimiento del avance de la descomposición conforme transcurre el tiempo.
Ensayo a la llama
Los iones metálicos pueden detectarse cualitativamente mediante el ensayo a la llama. Para ello, un alambre previamente calentado y sumergido en ácido clorhídrico, se pone en contacto con la muestra y se lleva al interior de la llama.
Los colores desprendidos ayudan a identificar la presencia de metales tales como el cobre (verde azulado), potasio (violeta), sodio (amarillo intenso), calcio (rojo anaranjado), etc.
Esterilización de materiales
El calor de llama es tal que puede utilizarse para otro uso ingenioso: el de destruir los microorganismos sobre la superficie de los materiales. Esto es especialmente útil cuando se tratan de vidrios o metales que están destinados a propósitos estrechamente ligados con la salud (agujas, pipetas, escalpelos, etc.).
Destilación
Se dijo anteriormente que el agua es uno de los líquidos que preferentemente se calienta con el mechero Bunsen. A causa de esto, se utiliza para calentar los balones de destilación, y así hervir el agua para que sus vapores arrastren algunas esencias o fragancias de la materia vegetal (cáscaras de naranja, polvo de canela, etc.).
Por otro lado, también puede utilizarse para destilar otros tipos de mezclas, siempre que se modere la intensidad de la llama y no se generen demasiados vapores en el proceso.
Determinación de puntos de ebullición
Con ayuda del tubo de Thiele, aceite, un soporte y un capilar, se determinan los puntos de ebullición de ciertos líquidos empleando el mechero Bunsen para calentar el asa del tubo o su brazo lateral. Este experimento es bastante común en los laboratorios de docencia de química general y química orgánica.
Referencias
- Whitten, Davis, Peck & Stanley. (2008). Química. (8va ed.). CENGAGE Learning.
- Wikipedia. (2020). Bunsen burner. Recuperado de: en.wikipedia.org
- Compound Interest. (31 de marzo de 2016). Chemistry History: Bunsen Burner Day. Recuperado de: compoundchem.com
- Nikki Wyman. (31 de agosto de 2015). Bunsen Burner: Parts, Function & Diagram. Recuperado de: study.com
- Nichols Lisa. (18 de agosto de 2019). Bunsen Burners. Chemistry Libretexts. Recuperado de: chem.libretexts.org
- Wayne State University. (s.f.). Proper Use of a Bunsen Burner. [PDF]. Recuperado de: research.wayne.edu