Los sólidos cristalinos poseen estructuras definidas (distribución de átomos en el espacio). En general tienen la posibilidad de estar en diferentes estructuras (polimorfos). Esa propiedad se denomina polimorfismo. Cuando se trata de elementos químicos (uno entre el centenar que nos muestra la tabla periódica), los polimorfos se denominan variedades alotrópicas o alótropos, y al fenómeno de su existencia se denomina alotropía. Así el carbono forma dos variedades muy diferentes que son el grafito y el diamante, y otras menos populares (similares al grafito) denominados fullereno y grafeno. La existencia de alótropos para un dado elemento no garantiza que se pueda transformar uno en otro (convertir grafito en diamante suena atractivo, pero es extremadamente difícil y nada rentable). Pero en muchos otros casos se puede lograr cambiando la presión externa o la temperatura. Este fenómeno de transformación de un alótropo a otro es, en términos generales, un caso de cambios de fase como los que se logran al pasar, con el aumento de temperatura, por la secuencia hielo de agua-agua líquida-vapor de agua.
En esta ocasión nos ocuparemos de la alotropía de un elemento metálico que es el estaño (Sn).
El estaño posee dos formas alotrópicas, la alfa y la beta. La fase estable a temperatura ambiente es la forma beta, que es denominada estaño blanco, posee brillo metálico y es maleable, es decir, se le puede dar forma sin que se rompa. Por debajo de los 13,2 ºC, se transforma muy lentamente en la forma alfa, que es el llamado estaño gris (no posee brillo y es de aspecto grisáceo) que, por el contrario, es frágil (quebradizo).
En la forma beta los átomos de estaño se encuentran más «apretados», es decir se están más cerca entre sí respecto de cómo se disponen en la forma alfa (cuya estructura es similar a la del diamante, pero solamente comparte con ésta la fragilidad, que no es sinónimo de dureza). Por lo tanto, la transformación de beta-Sn a alfa-Sn involucra un aumento de volumen con un valor considerable igual a un 26%. Esta gran expansión para un sólido, sumado a la fragilidad de la forma alfa, provoca la pulverización de un trozo macizo de estaño cuando transforma de beta a alfa. La espectacularidad del fenómeno, se puede apreciar en el video y se denomina popularmente la peste del estaño. La velocidad de la transformación puede acelerarse notablemente si la temperatura es varias decenas de grados inferior a 13,2 ºC.
El estaño se empleó y se emplea para diversos fines. Se pueden aplicar recubrimientos delgados para evitar la oxidación o corrosión de otros metales, como el caso del acero o del recubrimiento interno de latas que contienen alimentos o bebidas. Por otro lado, se usa para realizar soldaduras metálicas y es el elemento que forma la conocidísima aleación con cobre denominada bronce.
El estaño y su peste suele relacionarse con varios sucesos históricos, aunque nunca se puede adjudicar a un hecho complejo una única causa, o puede tratarse de leyendas que se han instalado en el conocimiento popular con fuerza de verdad. Sin dar un crédito absoluto a la responsabilidad del estaño, y sólo suponiendo que los hechos sí son reales, pasemos a esos relatos.
Durante la invasión de Napoleón a Rusia (una de las siete guerras napoleónicas) en el invierno de 1812, las tropas tuvieron que enfrentarse no solamente con el enemigo, sino con las extremas temperaturas del invierno ruso que habrían sido entre -30 ºC y -40 ºC (o sea, 30 a 40 ºC bajo cero). La falta de pasto para alimentar caballos obligó a los soldados a desplazarse muy lentamente a pie, por lo que la hipotermia congeló pies y manos y hubo muchos padecimientos de enfermedades, en especial el tifus. Todo lo cual desencadenó en la retirada de Moscú del ejército con el 20% de sus miembros sobrevivientes. En cuanto al frío, se suele decir que hubo una contribución trágica adicional. Como los botones de los uniformes estaban hechos de estaño blanco, las bajísimas temperaturas provocaron la transformación a estaño gris que terminaron pulverizándose y, por ende, ocupando manos tanto para portar armas como para sostener los abrigos cerrados. Se pulverizaron los botones y el ejército.
Exactamente un siglo después, la peste del estaño atacó nuevamente, y esta vez, en la Antártida. La expedición del británico Robert F. Scott (1868-1912), no sólo llegó al Polo Sur un mes después de su competidor, el noruego Roald Amundsen (1872-1928), sino que los seis hombres (entre ellos Scott) designados para la hazaña final no pudieron efectuar el viaje de regreso, muriendo de hambre y frío. Durante ese regreso la temperatura antártica descendió a -40 ºC, lo cual ya era un verdadero inconveniente para los hombres como para los perros de los trineos. Pero el hecho adicional que podría haber sido un agravante fue que las soldaduras de estaño de los recipientes de querosén se pulverizaron y dejaron paso al combustible, que se derramó sobre los alimentos y los arruinó.
Por último, un hecho, esta vez no tan cruento, también durante un frío invierno ruso, sucedió en San Petersburgo a fines del siglo XVIII. Una noche la ciudad estaba bajo una intensa nevada y las temperaturas habían descendido demasiado. A la mañana siguiente la población presa de miedo se dirigió a la catedral para pedir la protección de Dios. Al entrar se encontraron con un panorama desconcertante y aterrador: los enormes tubos del órgano de la catedral se encontraban en pequeños pedazos desparramados en el piso. Algunas crónicas de la época hasta llegaron a afirmar que hubo un momento en el que el organista hizo sonar el primer acorde y todo se vino abajo. La gente adjudicó este hecho a la obra del diablo, pero el lector ya sabe cómo dar una explicación a lo sucedido.
*El autor es investigador del Centro Atómico Bariloche, Comisión Nacional de Energía Atómica. También es profesor del Área de Química del Centro Regional Universitario Bariloche. Universidad del Comahue. Profesor invitado del Instituto Balseiro, UNCuyo. Coautor del libro “Pasaporte a la Química universitaria. Una articulación con la enseñanza media”. ABC Editorial, 2019. Coautor del libro “La Química está entre nosotros. De qué están hechas las cosas (átomo a átomo y molécula a molécula)”. Siglo XXI editores, 2013. Autor del libro “Introducción a la cristalografía. Un enfoque didáctico”. Ediunc, 2023.
Producción y edición: Miguel Títiro - mtitiro@losandes.com.ar
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