Caucho o Hule, sustancia
natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia al agua
y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso de
color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho sintético
se prepara a partir de hidrocarburos insaturados.
Caucho natural En
estado natural, el caucho aparece en forma de suspensión coloidal en el látex
de plantas productoras de caucho (véase Coloide). Una de estas plantas es el árbol
de la especie Hevea Brasiliensis, de la familia de las Euforbiáceas, originario
del Amazonas. Otra planta productora de caucho es el árbol del hule, Castilloa
elastica, originario de México (de ahí el nombre de hule), muy utilizado desde
la época prehispánica para la fabricación de pelotas, instrumento primordial del
juego de pelota, deporte religioso y simbólico que practicaban los antiguos mayas.
Indonesia, Malaysia, Tailandia, China y la India producen actualmente alrededor
del 90% del caucho natural. El caucho
en bruto obtenido de otras plantas suele estar contaminado por una mezcla de resinas
que deben extraerse para que el caucho sea apto para el consumo. Entre estos cauchos
se encuentran la gutapercha y la balata, que se extraen de ciertos árboles tropicales. Recolección
del látex Para recoger el látex
de las plantaciones, se practica un corte diagonal en ángulo hacia abajo en la
corteza del árbol. El corte tiene una extensión de un tercio o de la mitad de
la circunferencia del tronco. El látex exuda desde el corte y se recoge en un
recipiente. La cantidad de látex que se extrae de cada corte suele ser de unos
30 ml. Después se arranca un trozo de corteza de la base del tronco para volver
a tapar el corte, normalmente al día siguiente. Cuando los cortes llegan hasta
el suelo, se deja que la corteza se renueve antes de practicar nuevos cortes.
Se plantan unos 250 árboles por hectárea, y la cosecha anual de caucho bruto en
seco suele ser de unos 450 kg por hectárea. En árboles de alto rendimiento la
producción anual puede llegar a 2.225 kg por hectárea, y se ha conseguido desarrollar
ejemplares experimentales que alcanzan los 3.335 kg por hectárea. El látex extraído
se tamiza, se diluye en agua y se trata con ácido para que las partículas en suspensión
del caucho en el látex se aglutinen. Se prensa con unos rodillos para darle forma
de capas de caucho de un espesor de 0,6 cm, y se seca al aire o con humo para
su distribución. Propiedades físicas
y químicas El caucho bruto en estado
natural es un hidrocarburo blanco o incoloro. El compuesto de caucho más simple
es el isopreno o 2-metilbutadieno, cuya fórmula química es C5H8. A la temperatura
del aire líquido, alrededor de -195 ºC, el caucho puro es un sólido duro y transparente.
De 0 a 10 ºC es frágil y opaco, y por encima de 20 ºC se vuelve blando, flexible
y translúcido. Al amasarlo mecánicamente, o al calentarlo por encima de 50 ºC,
el caucho adquiere una textura de plástico pegajoso. A temperaturas de 200 ºC
o superiores se descompone.
El caucho puro es insoluble
en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en benceno, petróleo, hidrocarburos
clorados y disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes químicos se oxida rápidamente,
pero con el oxígeno de la atmósfera lo hace lentamente. Origen
histórico Algunas propiedades y usos
del caucho ya eran conocidas por los indígenas del continente americano mucho
antes de que, en 1492, los viajes de Colón llevaran el caucho a Europa. Los indios
peruanos lo llamaban cauchuc, 'impermeable', de ahí su nombre. Durante muchos
años, los españoles intentaron imitar los productos resistentes al agua de los
nativos (calzados, abrigos y capas) sin éxito. El caucho fue en Europa una mera
curiosidad de museo durante los dos siglos posteriores. En
1731, el gobierno francés envió en una expedición geográfica a América del Sur,
al geógrafo matemático Charles Marie de La Condamine. En el año 1736, hizo llegar
a Francia varios rollos de caucho crudo junto con una descripción de los productos
que fabricaban con ello las tribus del valle del Amazonas. Esto reavivó el interés
científico por el caucho y sus propiedades. En 1770, el químico británico Joseph
Priestley descubrió que frotando con caucho se borraban las marcas y trazos hechos
con lápices, y de ahí surgió su nombre en inglés, rubber. La primera aplicación
comercial del caucho la inició en 1791 el fabricante inglés Samuel Peal, que patentó
un método para impermeabilizar tejidos, tratándolos con caucho disuelto en trementina.
Charles Macintosh, químico e inventor británico, fundó en 1823 una fábrica en
Glasgow para manufacturar tejidos impermeables y ropa para la lluvia, que lleva
desde entonces su nombre. Plantaciones
de caucho Durante la mayor parte
del siglo XIX, los árboles tropicales de América del Sur continuaron siendo la
fuente principal de obtención del caucho. En 1876, el explorador británico Henry
Wickham recolectó unas 70.000 semillas del H. brasiliensis y, a pesar del rígido
embargo que había, logró sacarlas de contrabando fuera de Brasil. Consiguió germinarlas
con éxito en los invernaderos de los Reales Jardines Botánicos de Londres y las
empleó para establecer plantaciones en Ceilán, y posteriormente en otras regiones
tropicales de Asia. Desde entonces se han creado plantaciones similares, en un
área que se extiende unos 1.100 km a ambos lados del ecuador. Aproximadamente
un 99% de las plantaciones de caucho están localizadas en el Sureste asiático.
Intentos de introducir plantaciones en zonas tropicales de Occidente han fracasado
a causa de la desaparición de árboles por una plaga en sus hojas. Desarrollo
de los procesos de producción En
1834, el químico alemán Friedrich Ludersdorf y el químico estadounidense Nathaniel
Hayward descubrieron que si le añadían azufre a la goma de caucho, reducían y
eliminaban la pegajosidad de los artículos de caucho. En 1839, el inventor estadounidense
Charles Goodyear, basándose en las averiguaciones de los químicos anteriores,
descubrió que cociendo caucho con azufre desaparecían las propiedades no deseables
del caucho, en un proceso denominado vulcanización. El caucho vulcanizado tiene
más fuerza, elasticidad y mayor resistencia a los cambios de temperatura que el
no vulcanizado; además es impermeable a los gases y resistente a la abrasión,
acción química, calor y electricidad. También posee un alto coeficiente de rozamiento
en superficies secas y un bajo coeficiente de rozamiento en superficies mojadas
por agua. Recuperación de desechos
Poco después de la invención de la
llanta de neumático en 1877, el fabricante estadounidense Chapman Mitchel fundó
una nueva rama de la industria introduciendo un proceso de recuperación del caucho
de desecho con ácido, reciclándolo para usarlo en nuevos productos. Para ello
empleó ácido sulfúrico que destruye los tejidos incorporados al caucho, y después,
al calentarlo, consiguió que el caucho adquiriera la plasticidad suficiente para
incorporarlo en lotes de caucho crudo. Alrededor de 1905, el químico estadounidense
Arthur H. Marks inventó el proceso de recuperación alcalina y estableció el primer
laboratorio de fábrica de caucho. Este método permitió la producción de grandes
cantidades de caucho, de gran demanda, sin rebajar sustancialmente la calidad
del producto acabado. Al año siguiente, el químico estadounidense George Oenslager,
que trabajaba en el laboratorio de Marks investigando el uso de caucho de baja
graduación en los procesos de manufacturación, descubrió los aceleradores orgánicos
de la vulcanización, como la fenilamina y la tiocarbanilida. Estos aceleradores
no sólo reducían en un 60-80% el tiempo necesario de calentamiento para la vulcanización,
sino que además mejoraban la calidad del producto. Prolongación
de la vida del caucho El siguiente
gran avance en la tecnología del caucho llegó una década más tarde con la invención
del horno acelerador de la vida del caucho para medir su deterioro. Este horno
conseguía duplicar en pocos días los resultados de años de uso corriente. Ello
permitió a los técnicos medir rápidamente el deterioro causado por ciertas condiciones,
en especial la exposición al oxígeno de la atmósfera. El uso de estos hornos llevó
a los científicos a añadir agentes antioxidantes al caucho, consiguiendo prolongar
la vida de productos como los neumáticos de los automóviles. En pocos años surgieron
nuevos compuestos químicos que ralentizaron marcadamente el deterioro de artículos
de caucho blando como guantes, láminas y tuberías. Otro
desarrollo en la tecnología del caucho ha sido el empleo de látex no coagulado.
Se desarrollaron métodos para moldear el caucho en fibras finas para emplearlas
en la manufactura de tejidos, como los usados para ropa elástica, y también para
el electrochapado del caucho en metales y otros materiales. Procesos
de fabricación modernos En la fabricación
moderna de artículos de caucho natural se trata el caucho en máquinas con otras
sustancias. La mezcla se procesa mecánicamente sobre una base o se moldea, colocándose
luego en moldes para su posterior vulcanizado. Las
fuentes principales del caucho puro son las láminas y planchas del látex de las
plantaciones del árbol Hevea, además del látex no coagulado empleado en algunas
industrias. El caucho reciclado, calentado con álcali durante 12 o 30 horas, puede
emplearse como adulterante del caucho crudo para rebajar el precio final del producto.
La cantidad de caucho reciclado que se puede utilizar dependerá de la calidad
del artículo que se quiera fabricar. Aditivos
En la mayoría de los casos, el caucho
bruto se mezcla con numerosas sustancias que modifican sus características. Existen
sustancias aditivas que estiran el caucho pero no lo endurecen materialmente,
como el carbonato de calcio y la baritina o sulfato de bario. Otros aditivos reforzantes
también se añaden para dar dureza al producto final, como el negro de humo, óxido
de cinc, carbonato de magnesio y ciertas arcillas. Otras sustancias que se emplean
son pigmentos, como el óxido de cinc, el litopón y muchos tintes orgánicos, y
ablandadores, que se usan cuando el caucho es demasiado rígido para mezclarse
con otras sustancias, como son ciertos derivados del petróleo (aceites y ceras),
la brea de pino o los ácidos grasos. El
principal agente vulcanizante sigue siendo el azufre. El selenio y el teluro también
se emplean, pero generalmente con una elevada proporción de azufre. En la fase
de calentamiento del proceso de vulcanización, se mezcla el azufre con el caucho
a la vez que con el resto de aditivos. La proporción azufre-caucho varía entre
un 1:40 para el caucho blando hasta un 1:1 en el caucho duro. La vulcanización
en frío, que se utiliza para fabricar artículos de caucho blando como guantes
y artículos de lencería, se lleva a cabo por exposición al vapor de cloruro de
azufre (S2Cl2). Los agentes aceleradores de la vulcanización que se empleaban
en un principio eran solamente óxidos metálicos como el blanco de plomo y la cal.
A partir de los descubrimientos de Oenslager se empezaron a utilizar una gran
variedad de aminas orgánicas. Máquinas
masticadoras Antes de mezclarlo con
otras sustancias, el caucho es sometido a un proceso de trituración, llamado masticación,
que lo vuelve suave, pegajoso y plástico. En este estado el caucho está en mejores
condiciones para mezclarse con otras sustancias como pigmentos, agentes vulcanizantes
y otros aditivos secos. Máquinas mezcladoras
El siguiente paso del proceso son
las máquinas mezcladoras. Éstas se asemejan a las máquinas masticadoras, ya que
en ambos casos tienen dos rodillos, pero en las mezcladoras estos giran en direcciones
opuestas, y en las masticadoras los rodillos giran en la misma dirección pero
a diferente velocidad. También se utilizan máquinas mezcladoras de cilindros cerrados,
para elaborar disoluciones y pegamentos de caucho mezclado con disolventes. Estos
productos líquidos del caucho se emplean en tejidos impermeables y en artículos
a los que se da forma introduciendo un molde en la disolución, como en el caso
de los guantes de goma. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los ingredientes
se mezclan en frío para su posterior satinación, extrusión u otro proceso previo
a la vulcanización. Satinación Una
vez plastificado y mezclado con otros ingredientes, el caucho pasa a un proceso
de satinación o extrusión, dependiendo del uso que se le quiera dar. Las satinadoras
son máquinas que consisten en tres, cuatro o cinco rodillos del mismo diámetro.
La velocidad de rotación y la distancia entre los rodillos son regulables, según
el producto que se desee elaborar. Las satinadoras se usan para producir láminas
de caucho con o sin dibujos, como las estrías en los neumáticos de los automóviles;
para comprimir el caucho y darle textura de tejidos o cuerdas, y para revestimiento
del caucho con más capas. Los productos obtenidos con las satinadoras pasan generalmente
por otros procesos, como en el caso de la fabricación de neumáticos, antes de
su vulcanización. Extrusión En
este proceso se prensa el caucho a través de troqueles, haciendo tiras aplastadas,
tubulares o de una forma determinada. Se emplea este proceso en la fabricación
de tuberías, mangueras y en productos para sellar puertas y ventanas. También
existen procesos de extrusión específicos para el revestimiento de fibras en forma
de tubo para mangueras a presión. Vulcanización
Una vez fabricados, la mayoría de
los productos del caucho se vulcanizan bajo presión y alta temperatura. Muchos
productos se vulcanizan en moldes y se comprimen en presas hidráulicas, aunque
la presión necesaria para una vulcanización eficaz se puede conseguir sometiendo
el caucho a la presión externa o interna del vapor durante el calentamiento. Algunos
tipos de mangueras para jardinería están revestidas con plomo, y se vulcanizan
haciendo pasar vapor a alta presión por la abertura de la manguera, comprimiéndose
la manguera de caucho contra el plomo. Una vez acabado el proceso, el plomo se
saca de la manguera y se funde para volverlo a usar. Del mismo modo se emplea
el revestimiento de estaño para producir ciertos tipos de aislamiento eléctrico
de alta capacidad. Espuma de caucho
y productos moldeados La espuma de
caucho se elabora directamente a partir del látex con sustancias emulsionantes.
Se bate mecánicamente la mezcla en una máquina espumante, formando una espuma
con millones de burbujas de aire, que se vierte en moldes y se vulcaniza por calentamiento
para fabricar objetos como colchones y almohadas. El
látex puede moldearse para hacer artículos como juguetes o guantes de goma, introduciendo
moldes de porcelana o de yeso blanco en látex concentrado. Una capa de látex se
adhiere al molde y se extrae después de la vulcanización. Aplicaciones
Comparado con el caucho vulcanizado,
el caucho no tratado tiene muy pocas aplicaciones. Se usa en cementos, cintas
aislantes, cintas adhesivas y como aislante para mantas y zapatos. El caucho vulcanizado
tiene otras muchas aplicaciones. Por su resistencia a la abrasión, el caucho blando
se utiliza en los dibujos de los neumáticos de los automóviles y en las cintas
transportadoras; el caucho duro se emplea para fabricar carcasas de equipos de
bombeo y las tuberías utilizadas para perforaciones con lodos abrasivos. Por
su flexibilidad, se utiliza frecuentemente para fabricar mangueras, neumáticos
y rodillos para una amplia variedad de máquinas, desde los rodillos para escurrir
la ropa hasta los instalados en las rotativas e imprentas. Por su elasticidad
se usa en varios tipos de amortiguadores y mecanismos de las carcasas de máquinas
para reducir las vibraciones. Al ser relativamente impermeable a los gases se
emplea para fabricar mangueras de aire, globos y colchones. Su resistencia al
agua y a la mayoría de los productos químicos líquidos se aprovecha para fabricar
ropa impermeable, trajes de buceo, tubos para química y medicina, revestimientos
de tanques de almacenamiento, máquinas procesadoras y vagones aljibes para trenes.
Por su resistencia a la electricidad el caucho blando se utiliza en materiales
aislantes, guantes protectores, zapatos y mantas, y el caucho duro se usa para
las carcasas de teléfonos, piezas de aparatos de radio, medidores y otros instrumentos
eléctricos. El coeficiente de rozamiento del caucho, alto en superficies secas
y bajo en superficies húmedas, se aprovecha para correas de transmisión y cojinetes
lubricados con agua en bombas para pozos profundos. Producción
del caucho La extensión de las zonas
dedicadas al cultivo del caucho alcanzó su apogeo en los años inmediatamente anteriores
a la II Guerra Mundial (1939-1945). En las posesiones británicas de la India,
Ceilán (hoy Sri Lanka), Malaysia y el archipiélago Malayo, las plantaciones llegaron
a ocupar cerca de 1.820.000 hectáreas. En las Indias Orientales bajo dominio holandés
(hoy Indonesia), una extensión de cultivos de 1.420.000 hectáreas completaban
las 3.640.000 hectáreas del total mundial, antes de la gran destrucción de cultivos
del Lejano Oriente durante la II Guerra Mundial. La
importancia política y económica del caucho natural se puso en evidencia durante
la II Guerra Mundial cuando se terminó el suministro. Este fenómeno aceleró el
desarrollo del caucho sintético en algunos países. En 1990, la producción mundial
de caucho superó los 15 millones de toneladas métricas, de las cuales 10 millones
fueron de caucho sintético. Caucho
sintético Puede llamarse caucho sintético
a toda sustancia elaborada artificialmente que se parezca al caucho natural. Se
obtiene por reacciones químicas, conocidas como condensación o polimerización,
a partir de determinados hidrocarburos insaturados. Los compuestos básicos del
caucho sintético llamados monómeros, tienen una masa molecular relativamente baja
y forman moléculas gigantes denominadas polímeros. Después de su fabricación,
el caucho sintético se vulcaniza. Desarrollo
El origen de la tecnología del caucho
sintético se puede situar en 1860, cuando el químico británico Charles Hanson
Greville Williams descubrió que el caucho natural era un polímero del monómero
isopreno, cuya fórmula química es CH2-C(CH3)CH-CH2. Durante los setenta años siguientes
se trabajó en el laboratorio para sintetizar caucho utilizando isopreno como monómero.
También se investigaron otros monómeros, y durante la I Guerra Mundial químicos
alemanes polimerizaron dimetilbutadieno (de fórmula CH2-C(CH3)C(CH3)-CH2), y consiguieron
sintetizar un caucho llamado caucho de metilo, de pocas aplicaciones. Hubo
que esperar hasta 1930 para que dos químicos, el estadounidense Wallace Hume Carothers
y el alemán Hermann Staudinger, investigaran y contribuyeran al descubrimiento
de los polímeros como moléculas gigantes, en cadena, compuestas de un gran número
de monómeros. Entonces se consiguió sintetizar caucho de monómeros distintos al
isopreno. La investigación iniciada
en Estados Unidos durante la II Guerra Mundial condujo a la síntesis de un polímero
de isopreno con una composición química idéntica al caucho natural. Tipos
de caucho sintético Se producen varios
tipos de caucho sintético: neopreno, buna, caucho de butilo y otros cauchos especiales. Neopreno
Uno de los primeros cauchos sintéticos
logrados gracias a la investigación de Carothers fue el neopreno, el polímero
del monómero cloropreno, de fórmula química CH 2-C(Cl)CH-CH 2. Las materias primas
del cloropreno son el etino y el ácido clorhídrico. El neopreno fue desarrollado
en 1931 y es resistente al calor y a productos químicos como aceites y petróleo.
Se emplea en tuberías de conducción de petróleo y como aislante para cables y
maquinaria. Buna o caucho artificial
Químicos alemanes sintetizaron en
1935 el primero de una serie de cauchos sintéticos llamados Buna, obtenidos por
copolimerización, que consiste en la polimerización de dos monómeros denominados
comonómeros. La palabra Buna se deriva de las letras iniciales de butadieno, uno
de los comonómeros, y natrium (sodio), empleado como catalizador. En el Buna-N,
el otro comonómero es el acrilonitrilo (CH2-CH(CN)), que se produce a partir del
ácido cianhídrico. El Buna-N es muy útil en aquellos casos que se requiere resistencia
a la acción de aceites y a la abrasión. También se obtiene caucho industrialmente
por copolimerización de butadieno y estireno. Caucho
de butilo Este tipo de caucho sintético,
producido por primera vez en 1949, se obtiene por copolimerización de isobutileno
con butadieno o isopreno. Es un plástico y puede trabajarse como el caucho natural,
pero es difícil de vulcanizar. Aunque no es tan flexible como el caucho natural
y otros sintéticos, es muy resistente a la oxidación y a la acción de productos
corrosivos. Debido a su baja permeabilidad a los gases, se utiliza en los tubos
interiores de las llantas de automóviles. Otras
clases de cauchos especiales Se han
desarrollado numerosos tipos de cauchos con propiedades específicas para aplicaciones
y usos especiales. Uno de estos cauchos especiales es el coroseal, un polímero
de cloruro de vinilo (CH2-CHCl). Estos polímeros son resistentes al calor, la
corrosión y la electricidad, y no se deterioran por la acción de la luz ni por
un almacenamiento prolongado. El coroseal no se puede vulcanizar, pero mientras
no se le someta a altas temperaturas, se muestra más resistente a la abrasión
que el caucho natural o el cuero. Otro
tipo de caucho especial es el tiocol, que se obtiene por copolimerización de dicloruro
de etileno (CHCl-CHCl) y tetrasulfuro de sodio (Na2S4). Puede trabajarse y vulcanizarse
como el caucho natural y es resistente a la acción de los aceites y los disolventes
orgánicos usados en barnices; se emplea para aislamientos eléctricos pues no se
deteriora con la luz ni la electricidad. Muchos
otros tipos de caucho sintético se producen con métodos parecidos a los antes
descritos. Algunos cambios introducidos en los procesos de polimerización han
mejorado la calidad de los productos y abaratado costes. Uno de los mayores avances
ha sido la utilización del petróleo como aditivo, bajando los costes al poder
conservarse grandes cantidades de caucho sintético almacenado. Gracias a ello
se ha conseguido fabricar neumáticos de larga duración. Otros dos avances importantes
son el desarrollo de la espuma de caucho sintética, que se usa en tapicería, colchones
y almohadas, y el caucho bruto de superficie arrugada para la industria del calzado. Caucho
o Hule, sustancia natural o sintética que se caracteriza por su elasticidad, repelencia
al agua y resistencia eléctrica. El caucho natural se obtiene de un líquido lechoso
de color blanco llamado látex, que se encuentra en numerosas plantas. El caucho
sintético se prepara a partir de hidrocarburos insaturados. Caucho
natural En estado natural, el caucho
aparece en forma de suspensión coloidal en el látex de plantas productoras de
caucho (véase Coloide). Una de estas plantas es el árbol de la especie Hevea Brasiliensis,
de la familia de las Euforbiáceas, originario del Amazonas. Otra planta productora
de caucho es el árbol del hule, Castilloa elastica, originario de México (de ahí
el nombre de hule), muy utilizado desde la época prehispánica para la fabricación
de pelotas, instrumento primordial del juego de pelota, deporte religioso y simbólico
que practicaban los antiguos mayas. Indonesia, Malaysia, Tailandia, China y la
India producen actualmente alrededor del 90% del caucho natural. El
caucho en bruto obtenido de otras plantas suele estar contaminado por una mezcla
de resinas que deben extraerse para que el caucho sea apto para el consumo. Entre
estos cauchos se encuentran la gutapercha y la balata, que se extraen de ciertos
árboles tropicales. Recolección del
látex Para recoger el látex de las
plantaciones, se practica un corte diagonal en ángulo hacia abajo en la corteza
del árbol. El corte tiene una extensión de un tercio o de la mitad de la circunferencia
del tronco. El látex exuda desde el corte y se recoge en un recipiente. La cantidad
de látex que se extrae de cada corte suele ser de unos 30 ml. Después se arranca
un trozo de corteza de la base del tronco para volver a tapar el corte, normalmente
al día siguiente. Cuando los cortes llegan hasta el suelo, se deja que la corteza
se renueve antes de practicar nuevos cortes. Se plantan unos 250 árboles por hectárea,
y la cosecha anual de caucho bruto en seco suele ser de unos 450 kg por hectárea.
En árboles de alto rendimiento la producción anual puede llegar a 2.225 kg por
hectárea, y se ha conseguido desarrollar ejemplares experimentales que alcanzan
los 3.335 kg por hectárea. El látex extraído se tamiza, se diluye en agua y se
trata con ácido para que las partículas en suspensión del caucho en el látex se
aglutinen. Se prensa con unos rodillos para darle forma de capas de caucho de
un espesor de 0,6 cm, y se seca al aire o con humo para su distribución. Propiedades
físicas y químicas El caucho bruto
en estado natural es un hidrocarburo blanco o incoloro. El compuesto de caucho
más simple es el isopreno o 2-metilbutadieno, cuya fórmula química es C5H8. A
la temperatura del aire líquido, alrededor de -195 ºC, el caucho puro es un sólido
duro y transparente. De 0 a 10 ºC es frágil y opaco, y por encima de 20 ºC se
vuelve blando, flexible y translúcido. Al amasarlo mecánicamente, o al calentarlo
por encima de 50 ºC, el caucho adquiere una textura de plástico pegajoso. A temperaturas
de 200 ºC o superiores se descompone. El
caucho puro es insoluble en agua, álcali o ácidos débiles, y soluble en benceno,
petróleo, hidrocarburos clorados y disulfuro de carbono. Con agentes oxidantes
químicos se oxida rápidamente, pero con el oxígeno de la atmósfera lo hace lentamente. Origen
histórico Algunas propiedades y usos
del caucho ya eran conocidas por los indígenas del continente americano mucho
antes de que, en 1492, los viajes de Colón llevaran el caucho a Europa. Los indios
peruanos lo llamaban cauchuc, 'impermeable', de ahí su nombre. Durante muchos
años, los españoles intentaron imitar los productos resistentes al agua de los
nativos (calzados, abrigos y capas) sin éxito. El caucho fue en Europa una mera
curiosidad de museo durante los dos siglos posteriores. En
1731, el gobierno francés envió en una expedición geográfica a América del Sur,
al geógrafo matemático Charles Marie de La Condamine. En el año 1736, hizo llegar
a Francia varios rollos de caucho crudo junto con una descripción de los productos
que fabricaban con ello las tribus del valle del Amazonas. Esto reavivó el interés
científico por el caucho y sus propiedades. En 1770, el químico británico Joseph
Priestley descubrió que frotando con caucho se borraban las marcas y trazos hechos
con lápices, y de ahí surgió su nombre en inglés, rubber. La primera aplicación
comercial del caucho la inició en 1791 el fabricante inglés Samuel Peal, que patentó
un método para impermeabilizar tejidos, tratándolos con caucho disuelto en trementina.
Charles Macintosh, químico e inventor británico, fundó en 1823 una fábrica en
Glasgow para manufacturar tejidos impermeables y ropa para la lluvia, que lleva
desde entonces su nombre. Plantaciones
de caucho Durante la mayor parte
del siglo XIX, los árboles tropicales de América del Sur continuaron siendo la
fuente principal de obtención del caucho. En 1876, el explorador británico Henry
Wickham recolectó unas 70.000 semillas del H. brasiliensis y, a pesar del rígido
embargo que había, logró sacarlas de contrabando fuera de Brasil. Consiguió germinarlas
con éxito en los invernaderos de los Reales Jardines Botánicos de Londres y las
empleó para establecer plantaciones en Ceilán, y posteriormente en otras regiones
tropicales de Asia. Desde entonces se han creado plantaciones similares, en un
área que se extiende unos 1.100 km a ambos lados del ecuador. Aproximadamente
un 99% de las plantaciones de caucho están localizadas en el Sureste asiático.
Intentos de introducir plantaciones en zonas tropicales de Occidente han fracasado
a causa de la desaparición de árboles por una plaga en sus hojas. Desarrollo
de los procesos de producción En
1834, el químico alemán Friedrich Ludersdorf y el químico estadounidense Nathaniel
Hayward descubrieron que si le añadían azufre a la goma de caucho, reducían y
eliminaban la pegajosidad de los artículos de caucho. En 1839, el inventor estadounidense
Charles Goodyear, basándose en las averiguaciones de los químicos anteriores,
descubrió que cociendo caucho con azufre desaparecían las propiedades no deseables
del caucho, en un proceso denominado vulcanización. El caucho vulcanizado tiene
más fuerza, elasticidad y mayor resistencia a los cambios de temperatura que el
no vulcanizado; además es impermeable a los gases y resistente a la abrasión,
acción química, calor y electricidad. También posee un alto coeficiente de rozamiento
en superficies secas y un bajo coeficiente de rozamiento en superficies mojadas
por agua. Recuperación de desechos
Poco después de la invención de la
llanta de neumático en 1877, el fabricante estadounidense Chapman Mitchel fundó
una nueva rama de la industria introduciendo un proceso de recuperación del caucho
de desecho con ácido, reciclándolo para usarlo en nuevos productos. Para ello
empleó ácido sulfúrico que destruye los tejidos incorporados al caucho, y después,
al calentarlo, consiguió que el caucho adquiriera la plasticidad suficiente para
incorporarlo en lotes de caucho crudo. Alrededor de 1905, el químico estadounidense
Arthur H. Marks inventó el proceso de recuperación alcalina y estableció el primer
laboratorio de fábrica de caucho. Este método permitió la producción de grandes
cantidades de caucho, de gran demanda, sin rebajar sustancialmente la calidad
del producto acabado. Al año siguiente, el químico estadounidense George Oenslager,
que trabajaba en el laboratorio de Marks investigando el uso de caucho de baja
graduación en los procesos de manufacturación, descubrió los aceleradores orgánicos
de la vulcanización, como la fenilamina y la tiocarbanilida. Estos aceleradores
no sólo reducían en un 60-80% el tiempo necesario de calentamiento para la vulcanización,
sino que además mejoraban la calidad del producto. Prolongación
de la vida del caucho El siguiente
gran avance en la tecnología del caucho llegó una década más tarde con la invención
del horno acelerador de la vida del caucho para medir su deterioro. Este horno
conseguía duplicar en pocos días los resultados de años de uso corriente. Ello
permitió a los técnicos medir rápidamente el deterioro causado por ciertas condiciones,
en especial la exposición al oxígeno de la atmósfera. El uso de estos hornos llevó
a los científicos a añadir agentes antioxidantes al caucho, consiguiendo prolongar
la vida de productos como los neumáticos de los automóviles. En pocos años surgieron
nuevos compuestos químicos que ralentizaron marcadamente el deterioro de artículos
de caucho blando como guantes, láminas y tuberías. Otro
desarrollo en la tecnología del caucho ha sido el empleo de látex no coagulado.
Se desarrollaron métodos para moldear el caucho en fibras finas para emplearlas
en la manufactura de tejidos, como los usados para ropa elástica, y también para
el electrochapado del caucho en metales y otros materiales. Procesos
de fabricación modernos En la fabricación
moderna de artículos de caucho natural se trata el caucho en máquinas con otras
sustancias. La mezcla se procesa mecánicamente sobre una base o se moldea, colocándose
luego en moldes para su posterior vulcanizado. Las
fuentes principales del caucho puro son las láminas y planchas del látex de las
plantaciones del árbol Hevea, además del látex no coagulado empleado en algunas
industrias. El caucho reciclado, calentado con álcali durante 12 o 30 horas, puede
emplearse como adulterante del caucho crudo para rebajar el precio final del producto.
La cantidad de caucho reciclado que se puede utilizar dependerá de la calidad
del artículo que se quiera fabricar. Aditivos
En la mayoría de los casos, el caucho
bruto se mezcla con numerosas sustancias que modifican sus características. Existen
sustancias aditivas que estiran el caucho pero no lo endurecen materialmente,
como el carbonato de calcio y la baritina o sulfato de bario. Otros aditivos reforzantes
también se añaden para dar dureza al producto final, como el negro de humo, óxido
de cinc, carbonato de magnesio y ciertas arcillas. Otras sustancias que se emplean
son pigmentos, como el óxido de cinc, el litopón y muchos tintes orgánicos, y
ablandadores, que se usan cuando el caucho es demasiado rígido para mezclarse
con otras sustancias, como son ciertos derivados del petróleo (aceites y ceras),
la brea de pino o los ácidos grasos. El
principal agente vulcanizante sigue siendo el azufre. El selenio y el teluro también
se emplean, pero generalmente con una elevada proporción de azufre. En la fase
de calentamiento del proceso de vulcanización, se mezcla el azufre con el caucho
a la vez que con el resto de aditivos. La proporción azufre-caucho varía entre
un 1:40 para el caucho blando hasta un 1:1 en el caucho duro. La vulcanización
en frío, que se utiliza para fabricar artículos de caucho blando como guantes
y artículos de lencería, se lleva a cabo por exposición al vapor de cloruro de
azufre (S2Cl2). Los agentes aceleradores de la vulcanización que se empleaban
en un principio eran solamente óxidos metálicos como el blanco de plomo y la cal.
A partir de los descubrimientos de Oenslager se empezaron a utilizar una gran
variedad de aminas orgánicas. Máquinas
masticadoras Antes de mezclarlo con
otras sustancias, el caucho es sometido a un proceso de trituración, llamado masticación,
que lo vuelve suave, pegajoso y plástico. En este estado el caucho está en mejores
condiciones para mezclarse con otras sustancias como pigmentos, agentes vulcanizantes
y otros aditivos secos. Máquinas mezcladoras
El siguiente paso del proceso son
las máquinas mezcladoras. Éstas se asemejan a las máquinas masticadoras, ya que
en ambos casos tienen dos rodillos, pero en las mezcladoras estos giran en direcciones
opuestas, y en las masticadoras los rodillos giran en la misma dirección pero
a diferente velocidad. También se utilizan máquinas mezcladoras de cilindros cerrados,
para elaborar disoluciones y pegamentos de caucho mezclado con disolventes. Estos
productos líquidos del caucho se emplean en tejidos impermeables y en artículos
a los que se da forma introduciendo un molde en la disolución, como en el caso
de los guantes de goma. Sin embargo, en la mayoría de los casos, los ingredientes
se mezclan en frío para su posterior satinación, extrusión u otro proceso previo
a la vulcanización. Satinación Una
vez plastificado y mezclado con otros ingredientes, el caucho pasa a un proceso
de satinación o extrusión, dependiendo del uso que se le quiera dar. Las satinadoras
son máquinas que consisten en tres, cuatro o cinco rodillos del mismo diámetro.
La velocidad de rotación y la distancia entre los rodillos son regulables, según
el producto que se desee elaborar. Las satinadoras se usan para producir láminas
de caucho con o sin dibujos, como las estrías en los neumáticos de los automóviles;
para comprimir el caucho y darle textura de tejidos o cuerdas, y para revestimiento
del caucho con más capas. Los productos obtenidos con las satinadoras pasan generalmente
por otros procesos, como en el caso de la fabricación de neumáticos, antes de
su vulcanización. Extrusión En
este proceso se prensa el caucho a través de troqueles, haciendo tiras aplastadas,
tubulares o de una forma determinada. Se emplea este proceso en la fabricación
de tuberías, mangueras y en productos para sellar puertas y ventanas. También
existen procesos de extrusión específicos para el revestimiento de fibras en forma
de tubo para mangueras a presión. Vulcanización
Una vez fabricados, la mayoría de
los productos del caucho se vulcanizan bajo presión y alta temperatura. Muchos
productos se vulcanizan en moldes y se comprimen en presas hidráulicas, aunque
la presión necesaria para una vulcanización eficaz se puede conseguir sometiendo
el caucho a la presión externa o interna del vapor durante el calentamiento. Algunos
tipos de mangueras para jardinería están revestidas con plomo, y se vulcanizan
haciendo pasar vapor a alta presión por la abertura de la manguera, comprimiéndose
la manguera de caucho contra el plomo. Una vez acabado el proceso, el plomo se
saca de la manguera y se funde para volverlo a usar. Del mismo modo se emplea
el revestimiento de estaño para producir ciertos tipos de aislamiento eléctrico
de alta capacidad. Espuma de caucho
y productos moldeados La espuma de
caucho se elabora directamente a partir del látex con sustancias emulsionantes.
Se bate mecánicamente la mezcla en una máquina espumante, formando una espuma
con millones de burbujas de aire, que se vierte en moldes y se vulcaniza por calentamiento
para fabricar objetos como colchones y almohadas. El
látex puede moldearse para hacer artículos como juguetes o guantes de goma, introduciendo
moldes de porcelana o de yeso blanco en látex concentrado. Una capa de látex se
adhiere al molde y se extrae después de la vulcanización. Aplicaciones
Comparado con el caucho vulcanizado,
el caucho no tratado tiene muy pocas aplicaciones. Se usa en cementos, cintas
aislantes, cintas adhesivas y como aislante para mantas y zapatos. El caucho vulcanizado
tiene otras muchas aplicaciones. Por su resistencia a la abrasión, el caucho blando
se utiliza en los dibujos de los neumáticos de los automóviles y en las cintas
transportadoras; el caucho duro se emplea para fabricar carcasas de equipos de
bombeo y las tuberías utilizadas para perforaciones con lodos abrasivos. Por
su flexibilidad, se utiliza frecuentemente para fabricar mangueras, neumáticos
y rodillos para una amplia variedad de máquinas, desde los rodillos para escurrir
la ropa hasta los instalados en las rotativas e imprentas. Por su elasticidad
se usa en varios tipos de amortiguadores y mecanismos de las carcasas de máquinas
para reducir las vibraciones. Al ser relativamente impermeable a los gases se
emplea para fabricar mangueras de aire, globos y colchones. Su resistencia al
agua y a la mayoría de los productos químicos líquidos se aprovecha para fabricar
ropa impermeable, trajes de buceo, tubos para química y medicina, revestimientos
de tanques de almacenamiento, máquinas procesadoras y vagones aljibes para trenes.
Por su resistencia a la electricidad el caucho blando se utiliza en materiales
aislantes, guantes protectores, zapatos y mantas, y el caucho duro se usa para
las carcasas de teléfonos, piezas de aparatos de radio, medidores y otros instrumentos
eléctricos. El coeficiente de rozamiento del caucho, alto en superficies secas
y bajo en superficies húmedas, se aprovecha para correas de transmisión y cojinetes
lubricados con agua en bombas para pozos profundos. Producción
del caucho La extensión de las zonas
dedicadas al cultivo del caucho alcanzó su apogeo en los años inmediatamente anteriores
a la II Guerra Mundial (1939-1945). En las posesiones británicas de la India,
Ceilán (hoy Sri Lanka), Malaysia y el archipiélago Malayo, las plantaciones llegaron
a ocupar cerca de 1.820.000 hectáreas. En las Indias Orientales bajo dominio holandés
(hoy Indonesia), una extensión de cultivos de 1.420.000 hectáreas completaban
las 3.640.000 hectáreas del total mundial, antes de la gran destrucción de cultivos
del Lejano Oriente durante la II Guerra Mundial. La
importancia política y económica del caucho natural se puso en evidencia durante
la II Guerra Mundial cuando se terminó el suministro. Este fenómeno aceleró el
desarrollo del caucho sintético en algunos países. En 1990, la producción mundial
de caucho superó los 15 millones de toneladas métricas, de las cuales 10 millones
fueron de caucho sintético. Caucho
sintético Puede llamarse caucho sintético
a toda sustancia elaborada artificialmente que se parezca al caucho natural. Se
obtiene por reacciones químicas, conocidas como condensación o polimerización,
a partir de determinados hidrocarburos insaturados. Los compuestos básicos del
caucho sintético llamados monómeros, tienen una masa molecular relativamente baja
y forman moléculas gigantes denominadas polímeros. Después de su fabricación,
el caucho sintético se vulcaniza. Desarrollo
El origen de la tecnología del caucho
sintético se puede situar en 1860, cuando el químico británico Charles Hanson
Greville Williams descubrió que el caucho natural era un polímero del monómero
isopreno, cuya fórmula química es CH2-C(CH3)CH-CH2. Durante los setenta años siguientes
se trabajó en el laboratorio para sintetizar caucho utilizando isopreno como monómero.
También se investigaron otros monómeros, y durante la I Guerra Mundial químicos
alemanes polimerizaron dimetilbutadieno (de fórmula CH2-C(CH3)C(CH3)-CH2), y consiguieron
sintetizar un caucho llamado caucho de metilo, de pocas aplicaciones. Hubo
que esperar hasta 1930 para que dos químicos, el estadounidense Wallace Hume Carothers
y el alemán Hermann Staudinger, investigaran y contribuyeran al descubrimiento
de los polímeros como moléculas gigantes, en cadena, compuestas de un gran número
de monómeros. Entonces se consiguió sintetizar caucho de monómeros distintos al
isopreno. La investigación iniciada
en Estados Unidos durante la II Guerra Mundial condujo a la síntesis de un polímero
de isopreno con una composición química idéntica al caucho natural. Tipos
de caucho sintético Se producen varios
tipos de caucho sintético: neopreno, buna, caucho de butilo y otros cauchos especiales. Neopreno
Uno de los primeros cauchos sintéticos
logrados gracias a la investigación de Carothers fue el neopreno, el polímero
del monómero cloropreno, de fórmula química CH 2-C(Cl)CH-CH 2. Las materias primas
del cloropreno son el etino y el ácido clorhídrico. El neopreno fue desarrollado
en 1931 y es resistente al calor y a productos químicos como aceites y petróleo.
Se emplea en tuberías de conducción de petróleo y como aislante para cables y
maquinaria. Buna o caucho artificial
Químicos alemanes sintetizaron en
1935 el primero de una serie de cauchos sintéticos llamados Buna, obtenidos por
copolimerización, que consiste en la polimerización de dos monómeros denominados
comonómeros. La palabra Buna se deriva de las letras iniciales de butadieno, uno
de los comonómeros, y natrium (sodio), empleado como catalizador. En el Buna-N,
el otro comonómero es el acrilonitrilo (CH2-CH(CN)), que se produce a partir del
ácido cianhídrico. El Buna-N es muy útil en aquellos casos que se requiere resistencia
a la acción de aceites y a la abrasión. También se obtiene caucho industrialmente
por copolimerización de butadieno y estireno. Caucho
de butilo Este tipo de caucho sintético,
producido por primera vez en 1949, se obtiene por copolimerización de isobutileno
con butadieno o isopreno. Es un plástico y puede trabajarse como el caucho natural,
pero es difícil de vulcanizar. Aunque no es tan flexible como el caucho natural
y otros sintéticos, es muy resistente a la oxidación y a la acción de productos
corrosivos. Debido a su baja permeabilidad a los gases, se utiliza en los tubos
interiores de las llantas de automóviles. Otras
clases de cauchos especiales Se han
desarrollado numerosos tipos de cauchos con propiedades específicas para aplicaciones
y usos especiales. Uno de estos cauchos especiales es el coroseal, un polímero
de cloruro de vinilo (CH2-CHCl). Estos polímeros son resistentes al calor, la
corrosión y la electricidad, y no se deterioran por la acción de la luz ni por
un almacenamiento prolongado. El coroseal no se puede vulcanizar, pero mientras
no se le someta a altas temperaturas, se muestra más resistente a la abrasión
que el caucho natural o el cuero. Otro
tipo de caucho especial es el tiocol, que se obtiene por copolimerización de dicloruro
de etileno (CHCl-CHCl) y tetrasulfuro de sodio (Na2S4). Puede trabajarse y vulcanizarse
como el caucho natural y es resistente a la acción de los aceites y los disolventes
orgánicos usados en barnices; se emplea para aislamientos eléctricos pues no se
deteriora con la luz ni la electricidad. Muchos
otros tipos de caucho sintético se producen con métodos parecidos a los antes
descritos. Algunos cambios introducidos en los procesos de polimerización han
mejorado la calidad de los productos y abaratado costes. Uno de los mayores avances
ha sido la utilización del petróleo como aditivo, bajando los costes al poder
conservarse grandes cantidades de caucho sintético almacenado. Gracias a ello
se ha conseguido fabricar neumáticos de larga duración. Otros dos avances importantes
son el desarrollo de la espuma de caucho sintética, que se usa en tapicería, colchones
y almohadas, y el caucho bruto de superficie arrugada para la industria del calzado. Coloide,
suspensión de partículas diminutas de una sustancia, llamada fase dispersada,
en otra fase, llamada fase continua, o medio de dispersión. Tanto
la fase suspendida, o dispersada, como el medio de supensión pueden ser sólidos,
líquidos o gaseosos, aunque la dispersión de un gas en otro no se conoce como
dispersión coloidal. Un aerosol es una dispersión coloidal de un sólido en un
gas (como el humo de un cigarro) o de un líquido en un gas (como un insecticida
en spray). Una emulsión es una dispersión coloidal de partículas líquidas en otro
líquido; la mayonesa, por ejemplo, es una suspensión de glóbulos diminutos de
aceite en agua. Un sol es una suspensión coloidal de partículas sólidas en un
líquido; las pinturas, por ejemplo, son una suspensión de partículas de pigmentos
sólidos diminutos en un líquido oleoso. Un gel es un sol en el que las partículas
suspendidas están sueltas, organizadas en una disposición dispersa, pero definida
tridimensionalmente, dando cierta rigidez y elasticidad a la mezcla, como en la
gelatina. Las partículas de una dispersión
coloidal real son tan pequeñas que el choque incesante con las moléculas del medio
es suficiente para mantener las partículas en suspensión; el movimiento al azar
de las partículas bajo la influencia de este bombardeo molecular se llama movimiento
browniano. Sin embargo, si la fuerza de la gravedad aumenta notablemente mediante
una centrifugadora de alta velocidad, la suspensión puede romperse y las partículas
precipitarse. Industrialmente se obtienen
dispersiones coloidales en líquidos triturando intensivamente un sólido en una
moledora coloidal o mezclando y batiendo intensivamente dos líquidos juntos en
un emulsionador; el remojo de la fase suspendida mejora con la adición de un agente
humidificante, conocido como estabilizador, un espesante o un agente emulsionante. El
movimiento de las partículas coloidales a través de un fluido bajo la influencia
de un campo eléctrico se llama electroforesis. Un tipo de electroforesis, ideado
en 1937 por el bioquímico sueco Arne Tiselius, se utiliza para estudiar las proteínas
y diagnosticar enfermedades que producen anormalidades en el suero sanguíneo. Debido
a su tamaño, las partículas coloidales no pueden atravesar los poros extremamente
finos de una membrana semipermeable, como el pergamino, por ósmosis. Aunque una
dispersión coloidal no puede ser purificada por filtración, sí puede ser dializada
colocándola en una bolsa semipermeable con agua pura en el exterior. Así, las
impurezas disueltas se difundirán gradualmente a través de la bolsa, mientras
que las partículas coloidales permanecerán aprisionadas dentro de ella. Si el
proceso de diálisis se realiza hasta el final, la suspensión probablemente se
romperá o se precipitará, porque la estabilidad de los sistemas coloidales depende
de las cargas eléctricas de las partículas individuales, y éstas a su vez, dependen
generalmente de la presencia de electrolitos disueltos. Aunque
las partículas coloidales individuales son demasiado pequeñas para poder ser vistas
con un microscopio ordinario, pueden hacerse visibles por medio de un ultramicroscopio.
Si se coloca una dispersión coloidal bajo un microscopio, y un rayo de luz incide
sobre una cara, la trayectoria del rayo se hace visible por la dispersión de las
partículas coloidades. Este mismo fenómeno hace visible la trayectoria de un rayo
de luz en un cuarto oscuro, pero bajo el microscopio se observan destellos de
luz separados. Las partículas se observan con un movimiento al azar como resultado
del movimiento browniano, y su velocidad es exactamente la calculada para moléculas
del tamaño de las partículas coloidales. Gel,
suspensión coloidal de partículas sólidas en un líquido, en el que éstas forman
una especie de red que le da a la suspensión cierto grado de firmeza elástica
(véase Coloide). Las gelatinas son geles típicos, elaborados con pectina. El agar
es otra sustancia, de uso industrial, que forma geles y se emplea también como
medio de crecimiento en el laboratorio. La sílice gelatinosa se usa a gran escala
en la industria y en la investigación. Véase Gelatina. oloide,
suspensión de partículas diminutas de una sustancia, llamada fase dispersada,
en otra fase, llamada fase continua, o medio de dispersión. Tanto
la fase suspendida, o dispersada, como el medio de supensión pueden ser sólidos,
líquidos o gaseosos, aunque la dispersión de un gas en otro no se conoce como
dispersión coloidal. Un aerosol es una dispersión coloidal de un sólido en un
gas (como el humo de un cigarro) o de un líquido en un gas (como un insecticida
en spray). Una emulsión es una dispersión coloidal de partículas líquidas en otro
líquido; la mayonesa, por ejemplo, es una suspensión de glóbulos diminutos de
aceite en agua. Un sol es una suspensión coloidal de partículas sólidas en un
líquido; las pinturas, por ejemplo, son una suspensión de partículas de pigmentos
sólidos diminutos en un líquido oleoso. Un gel es un sol en el que las partículas
suspendidas están sueltas, organizadas en una disposición dispersa, pero definida
tridimensionalmente, dando cierta rigidez y elasticidad a la mezcla, como en la
gelatina. Las partículas de una dispersión
coloidal real son tan pequeñas que el choque incesante con las moléculas del medio
es suficiente para mantener las partículas en suspensión; el movimiento al azar
de las partículas bajo la influencia de este bombardeo molecular se llama movimiento
browniano. Sin embargo, si la fuerza de la gravedad aumenta notablemente mediante
una centrifugadora de alta velocidad, la suspensión puede romperse y las partículas
precipitarse. Industrialmente se obtienen
dispersiones coloidales en líquidos triturando intensivamente un sólido en una
moledora coloidal o mezclando y batiendo intensivamente dos líquidos juntos en
un emulsionador; el remojo de la fase suspendida mejora con la adición de un agente
humidificante, conocido como estabilizador, un espesante o un agente emulsionante. El
movimiento de las partículas coloidales a través de un fluido bajo la influencia
de un campo eléctrico se llama electroforesis. Un tipo de electroforesis, ideado
en 1937 por el bioquímico sueco Arne Tiselius, se utiliza para estudiar las proteínas
y diagnosticar enfermedades que producen anormalidades en el suero sanguíneo. Debido
a su tamaño, las partículas coloidales no pueden atravesar los poros extremamente
finos de una membrana semipermeable, como el pergamino, por ósmosis. Aunque una
dispersión coloidal no puede ser purificada por filtración, sí puede ser dializada
colocándola en una bolsa semipermeable con agua pura en el exterior. Así, las
impurezas disueltas se difundirán gradualmente a través de la bolsa, mientras
que las partículas coloidales permanecerán aprisionadas dentro de ella. Si el
proceso de diálisis se realiza hasta el final, la suspensión probablemente se
romperá o se precipitará, porque la estabilidad de los sistemas coloidales depende
de las cargas eléctricas de las partículas individuales, y éstas a su vez, dependen
generalmente de la presencia de electrolitos disueltos. Aunque
las partículas coloidales individuales son demasiado pequeñas para poder ser vistas
con un microscopio ordinario, pueden hacerse visibles por medio de un ultramicroscopio.
Si se coloca una dispersión coloidal bajo un microscopio, y un rayo de luz incide
sobre una cara, la trayectoria del rayo se hace visible por la dispersión de las
partículas coloidades. Este mismo fenómeno hace visible la trayectoria de un rayo
de luz en un cuarto oscuro, pero bajo el microscopio se observan destellos de
luz separados. Las partículas se observan con un movimiento al azar como resultado
del movimiento browniano, y su velocidad es exactamente la calculada para moléculas
del tamaño de las partículas coloidales. Precipitador
electrostático, aparato eléctrico desarrollado hacia 1906 para eliminar impurezas
como el polvo, el humo o el vapor que se encuentran suspendidas en el aire o en
otros gases. A pesar de ser más caros que otros colectores mecánicos, como los
filtros de aire, los precipitadores electrostáticos son más eficientes, sobre
todo en la eliminación de partículas muy pequeñas. El gas que va a ser purificado
se mueve a través de conductos que tienen una serie de electrodos de descarga
colocados en sus centros, aislados eléctricamente del resto del precipitador.
Los electrodos se alimentan con corriente continua a alto voltaje, que va de los
30.000 a los 50.000 V. Al otro lado de los electrodos de descarga, se encuentran
los grandes electrodos de metal del colector que están cargados eléctricamente.
La corriente de alto voltaje que
se aplica a los electrodos de descarga ioniza las impurezas: esta ionización carga
las partículas en suspensión. Los electrodos del colector tienen una carga opuesta
a la de las partículas ionizadas, de tal forma que éstas se mueven hacia estos
electrodos y llegan a depositarse en la superficie de los mismos. Los electrodos
del colector deben lavarse o limpiarse cada cierto tiempo para eliminar las impurezas
depositadas. Los precipitadores electrostáticos se usan mucho para eliminar la
contaminación atmosférica de las chimeneas de los aparatos industriales como,
por ejemplo, las calderas de vapor y los hornos de cemento. Además se utilizan
para recoger vapores de ácido sulfúrico y de ácido fosfórico, y para recuperar
compuestos de sodio en la sosa y en molinos de pasta de sulfato.
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