CAPÍTULO VIII EL CARBONO Y LOS HIDROCARBUROS

Es necesario distinguir claramente entre los dos términos estrechamente emparentados: carbón vegetal y carbono.

El carbón vegetal es bien conocido por todo el mundo, aunque no es tarea fácil obtenerlo en un estado químicamente puro. El carbón vegetal puro es una sustancia simple, insoluble, infusible y combustible, producida al calentar materia orgánica, y tiene el aspecto familiar de una masa negra, carente de toda estructura cristalina y completamente insoluble.

El carbón vegetal es una sustancia que posee una combinación peculiar de propiedades físicas y químicas. Esta sustancia, mientras se encuentra en estado de ignición, se combina directamente con el oxígeno; en las sustancias orgánicas se encuentra en combinación con hidrógeno, oxígeno, nitrógeno y azufre.

Pero en todas estas combinaciones no existe el carbón vegetal real, en el mismo sentido en que no hay hielo en el vapor. Lo que se halla en tales combinaciones se denomina «carbono», es decir, un elemento común al carbón vegetal, a aquellas sustancias que pueden formarse a partir de él y también a aquellas sustancias de las cuales puede obtenerse. El carbono puede adoptar la forma de carbón vegetal, pero también se presenta como diamante y como grafito.

Verdaderamente ningún otro elemento tiene una terminología tan amplia. Al oxígeno siempre se le llama «oxígeno», ya se encuentre en estado gaseoso libre, o en forma de ozono, o como oxígeno en el agua, o en el ácido nítrico o en el anhídrido carbónico. Pero aquí hay cierta confusión. En el agua es evidente que no hay oxígeno en forma gaseosa, tal como puede obtenerse en estado libre, ni oxígeno en forma de ozono, sino una sustancia que es capaz de producir tanto oxígeno como ozono y agua. Como elemento, el oxígeno posee una individualidad química conocida y una influencia sobre las propiedades de aquellas combinaciones en las que entra. El gas hidrógeno es una sustancia que reacciona con dificultad, pero el elemento hidrógeno representa en sus combinaciones un componente fácilmente desplazable.

El carbono puede considerarse como un átomo de materia carbonosa, y el carbón vegetal como un conjunto de tales átomos que forman una sustancia entera, o una masa de moléculas de la sustancia. El peso atómico aceptado del carbono es 12, porque esa es la menor cantidad de carbono que entra en combinación en las moléculas de sus compuestos; pero el peso de las moléculas del carbón vegetal es probablemente mucho mayor. Este peso sigue siendo desconocido porque el carbón vegetal es capaz de pocas reacciones directas y estas solo se dan a alta temperatura (cuando el peso de sus moléculas probablemente cambia, como cuando el ozono se convierte en oxígeno), y no se convierte en vapor.

El carbono existe en la naturaleza, tanto en estado libre como combinado, en las formas y aspectos más variados.

• El carbono en estado libre se encuentra al menos en tres formas diferentes: como carbón vegetal, grafito y diamante.
• En estado combinado entra en la composición de las llamadas sustancias orgánicas, una multitud de sustancias que se hallan en todas las plantas y animales.
• Existe como anhídrido carbónico tanto en el aire como en el agua, y en el suelo y la corteza terrestre como sales de ácido carbónico y como restos orgánicos.

La variedad de las sustancias con que se construye la estructura de las plantas y de los animales es conocida por todos. La cera, el aceite, la trementina y el alquitrán, el algodón y la albúmina, el tejido de las plantas y la fibra muscular de los animales, el vinagre y el almidón, son materias vegetales y animales, y todas ellas compuestos de carbono.¹

La clase de los compuestos de carbono es tan vasta que forma una rama separada de la química, conocida con el nombre de química orgánica; es decir, la química de los compuestos de carbono, o, más estrictamente, de los hidrocarburos y sus derivados.

Si alguno de estos compuestos orgánicos se calienta fuertemente sin libre acceso de aire —o, mucho mejor, en el vacío—, se descompone con mayor o menor facilidad. Si el suministro de aire es insuficiente, o la temperatura es demasiado baja para la combustión (véase el Capítulo III), y si los primeros productos volátiles de transformación de la materia orgánica son sometidos a condensación (por ejemplo, si se abre la puerta de una estufa), se produce una combustión incompleta y se forma humo, con carbón o hollín.²

La naturaleza del fenómeno, y los productos que de él se originan, son los mismos que los producidos por el calentamiento solo, ya que aquella parte que se encuentra en estado de combustión sirve para calentar el resto del combustible. La descomposición que tiene lugar al calentar un compuesto formado por carbono, hidrógeno y oxígeno es la siguiente: una parte del hidrógeno se separa en estado gaseoso, otra parte en combinación con oxígeno, y una tercera parte se separa en combinación con carbono, y a veces en combinación con carbono y oxígeno en forma de productos gaseosos o volátiles, o, como también se les llama, los productos de la destilación seca. Si los vapores de estos productos se hacen pasar a través de un tubo fuertemente calentado, se transforman de nuevo de manera similar y finalmente se resuelven en hidrógeno y carbón. En conjunto, estos diversos productos de descomposición contienen una cantidad menor de carbono que la materia orgánica original; parte del carbono permanece en estado libre, formando carbón.³ Permanece en ese espacio donde tuvo lugar la descomposición, con la forma del carbón negro, infusible y no volátil que todos conocen. La materia terrosa y todas las sustancias no volátiles (ceniza) que forman parte de la materia orgánica permanecen junto con el carbón. Las sustancias de tipo alquitranado, que requieren una alta temperatura para descomponerse, también permanecen mezcladas con el carbón. Si se toma una sustancia orgánica volátil, tal como un compuesto gaseoso que contiene oxígeno e hidrógeno, el carbono se separa al hacer pasar el vapor a través de un tubo calentado a alta temperatura.

Las sustancias orgánicas, al arder con un suministro insuficiente de aire, desprenden hollín —es decir, carbón— procedente de compuestos de carbono en estado de vapor, cuyo hidrógeno se ha convertido en agua por combustión; así, por ejemplo, la trementina, el naftaleno y otros hidrocarburos que se descomponen con dificultad por el calor, producen fácilmente carbono en forma de hollín durante la combustión. El cloro y otras sustancias que, al igual que el oxígeno, son capaces de captar hidrógeno, así como las sustancias capaces de captar agua, también pueden separar carbono de la mayoría de las sustancias orgánicas (o carbonizarlas).

El carbón de madera se prepara en grandes cantidades de manera similar, es decir, mediante la combustión parcial de la madera.⁴

En la naturaleza tiene lugar un proceso similar de carbonización de residuos vegetales en su transformación bajo el agua, como lo demuestra la vegetación pantanosa que forma la turba.⁵

De este modo se formaron sin duda las enormes masas de carbón⁶ que, siguiendo el ejemplo dado por Inglaterra, se utilizan hoy en día en todas partes como el material principal para calentar las calderas de vapor y, en general, para todos los fines de calefacción y combustión.⁷

Rusia posee numerosos y muy ricos yacimientos de carbón, entre los cuales el distrito del Donets es el más digno de mención.⁸

Durante la combustión incompleta de sustancias volátiles que contienen carbono e hidrógeno, el hidrógeno y una parte del carbono se queman primero, y el resto del carbono forma hollín. El alquitrán, la brea y sustancias similares arden por esta razón con una llama humeante. Así, el hollín es carbón finamente dividido que se separa durante la combustión incompleta de los vapores y gases de sustancias carbonosas ricas en carbono.

El hollín preparado especialmente (negro de humo) se utiliza en gran medida como pintura negra y una gran cantidad se destina a la fabricación de tinta de imprenta. Se prepara quemando alquitrán, aceite, gas natural, nafta, etc. La cantidad de materia orgánica que permanece descompuesta en el carbón vegetal depende de la temperatura a la que haya sido sometido. El carbón preparado a la temperatura más baja todavía contiene una cantidad considerable de hidrógeno y oxígeno, incluso hasta un 4 p.c. de hidrógeno y un 20 p.c. de oxígeno. Dicho carbón conserva todavía la estructura de la sustancia de la que se obtuvo. El carbón ordinario, por ejemplo, en el que todavía es visible la estructura del árbol, es de este tipo. Al someterlo a un calentamiento adicional, se puede separar una nueva cantidad de hidrógeno con carbono y oxígeno (en forma de gases o materia volátil), y el carbón más puro se obtendrá al someterlo al calor máximo.⁹

Si se requiere preparar carbón puro a partir de hollín, es necesario lavarlo primero con alcohol y éter para eliminar los productos resinosos solubles, y luego someterlo a un calor intenso para expulsar las impurezas que contienen hidrógeno y oxígeno. Sin embargo, el carbón vegetal, cuando está completamente purificado, no cambia de apariencia. Su porosidad,¹⁰ su mala capacidad de conducción del calor, su aptitud para absorber los rayos luminosos (de ahí su negrura y opacidad) y muchas otras cualidades son familiares por la experiencia cotidiana.¹¹

La gravedad específica del carbón varía de 1,4 a 1,9, y el hecho de que flote en el agua se debe al aire contenido en sus poros. Si el carbón se reduce a polvo y se humedece con alcohol, se hunde inmediatamente en el agua. Es infusible en el horno e incluso a la temperatura de la llama oxihídrica. En el calor generado mediante una potente corriente galvánica, el carbón solo se ablanda pero no se funde por completo, y al enfriarse se observa que ha sufrido un cambio completo tanto en sus propiedades como en su aspecto, transformándose más o menos en grafito. La estabilidad física del carbón está sin duda emparentada con su estabilidad química. Es evidentemente una sustancia desprovista de energía, ya que es insoluble en todos los líquidos conocidos y a temperatura ordinaria no se combina con nada; es una sustancia inactiva, al igual que el nitrógeno.¹²

Pero estas propiedades del carbón cambian con un aumento de temperatura; así, a diferencia del nitrógeno, el carbón, a alta temperatura, se combina directamente con el oxígeno. Esto es bien sabido, ya que el carbón arde en el aire. De hecho, no solo el oxígeno se combina con el carbón al rojo vivo, sino que el azufre, el hidrógeno, el silicio y también el hierro y algunos otros metales¹³ lo hacen a una temperatura muy alta —es decir, cuando las moléculas del carbón han alcanzado un estado de gran inestabilidad—, mientras que a temperaturas ordinarias ni el oxígeno, ni el azufre, ni los metales actúan sobre el carbón de ninguna manera. Al arder en oxígeno, el carbón forma anhídrido carbónico, CO₂, mientras que en los vapores de azufre se forma disulfuro de carbono, CS₂, y el hierro forjado, al ser afectado por el carbono, se convierte en hierro fundido.

Al gran calor obtenido mediante el paso de la corriente galvánica a través de electrodos de carbono, el carbón se combina con el hidrógeno, formando acetileno, C₂H₂. El carbón no se combina directamente con el nitrógeno, pero en presencia de metales y óxidos alcalinos, el nitrógeno es absorbido, formando un cianuro metálico, como, por ejemplo, cianuro de potasio, KCN.

De estas pocas combinaciones directas en las que el carbón es capaz de participar, pueden derivarse esos numerosos compuestos carbonosos que entran en la composición de las plantas y los animales, y que pueden obtenerse así artificialmente. Ciertas sustancias que contienen oxígeno ceden una parte de este al carbón a una temperatura relativamente baja. Por ejemplo, el ácido nítrico, cuando se hierve con carbón, da anhídrido carbónico y peróxido nítrico. El ácido sulfúrico se reduce a anhídrido sulfuroso cuando se calienta con carbono. Al calentarse al rojo, el carbón absorbe oxígeno de un gran número de óxidos. Incluso óxidos como los de sodio y potasio, cuando se calientan al rojo, ceden su oxígeno al carbón, aunque no se lo ceden al hidrógeno. Solo unos pocos óxidos, como la sílice (óxido de silicio) y la cal (óxido de calcio), resisten la acción reductora del carbón.

El carbón es capaz de cambiar su condición física sin sufrir ninguna alteración en sus propiedades químicas esenciales; es decir, pasa a formas isoméricas o alotrópicas. Las otras dos formas particulares en las que aparece el carbono son el diamante y el grafito. La identidad de composición de estas con el carbón se prueba quemando una cantidad igual de los tres por separado en oxígeno (a una temperatura muy alta), cuando cada uno da la misma cantidad de anhídrido carbónico; es decir, 12 partes de carbón, diamante o grafito en estado puro producen al arder 44 partes en peso de anhídrido carbónico. Las propiedades físicas presentan un contraste marcado; los tipos de carbón más densos tienen una densidad de apenas 1,9, mientras que la densidad del grafite es de aproximadamente 2,3, y la del diamante, de 3,5. Una gran cantidad de otras propiedades dependen de la densidad, por ejemplo, la combustibilidad. Cuanto más ligero es el carbón, más fácilmente arde; el grafito arde con considerable dificultad incluso en oxígeno, y el diamante arde solo en oxígeno y a una temperatura muy alta. Al arder, el carbón, el diamante y el grafito desarrollan diferentes cantidades de calor. Una parte en peso de carbón de leña convertido por combustión en anhídrido carbónico desarrolla 8080 unidades de calor; el carbón denso separado en retornos de gas desarrolla 8050 unidades de calor; el grafito natural, 7800 unidades de calor; y el diamante, 7770. Cuanto mayor es la densidad, menor es el calor evolucionado por la combustión del carbono.¹⁴

Por medio de un calor intenso, el carbón vegetal puede transformarse en grafito. Si se encierra una varilla de carbón de 4 mm de diámetro y 5 mm de longitud en un recipiente en el que se ha hecho el vacío, y se hace pasar a través de ella la corriente de 600 elementos de Bunsen, dispuestos en series paralelas de 100, el carbón se vuelve fuertemente incandescente, se volatiliza parcialmente y se deposita en forma de grafito.

Si se coloca azúcar en un crisol de carbón y se hace pasar a través de él una potente corriente galvánica, este se cuece hasta convertirse en una masa similar al grafito.

Si se mezcla carbón con hierro forjado y se calienta, se forma arrabio, el cual contiene hasta un cinco por ciento de carbón. Si el arrabio fundido se enfría bruscamente, el carbono permanece en combinación con el hierro, formando el llamado arrabio blanco; pero si el enfriamiento transcurre lentamente, la mayor parte del carbono se separa en forma de grafito y, si dicho arrabio (el llamado arrabio gris) se disuelve en ácido, el carbono permanece en forma de grafito.

El grafito se encuentra en la naturaleza, a veces en forma de grandes masas compactas, a veces impregnando formaciones rocosas como los esquistos o pizarras, y de hecho se halla en aquellos lugares que, con toda probabilidad, han estado sometidos a la acción del calor subterráneo.¹⁵

El grafito presente en el arrabio y, a veces, también el grafito natural, aparece ocasionalmente de forma cristalina bajo la apariencia de placas hexagonales, pero con mayor frecuencia se presenta como una masa amorfa y compacta que posee las propiedades características del conocido lápiz de plomagina.¹⁶

El diamante es una forma cristalina y transparente del carbono. Es de aparición poco frecuente en la naturaleza, y se encuentra en los depósitos aluviales de las minas de diamantes de Brasil, la India, Sudáfrica, etc. También se ha encontrado en meteoritos.¹⁷

Cristaliza en octaedros, dodecaedros, cubos y otras formas del sistema regular.¹⁸

Los esfuerzos que se han hecho para producir diamantes artificialmente, aunque no han sido infructuosos, no han conducido todavía a la producción de cristales de gran tamaño, porque aquellos medios mediante los cuales se forman generalmente los cristales no son aplicables al carbono. En efecto, el carbono en todas sus formas, al ser insoluble e infusible, no pasa a un estado líquido por medio del cual pueda tener lugar la cristalización.

Los diamantes se han producido con éxito varias veces en forma de cristales diminutos que tienen la apariencia de un polvo negro, pero que al ser observados bajo el microscopio aparecen transparentes y poseen esa dureza que es la característica peculiar del diamante. Este polvo de diamante se deposita en el electrodo negativo, cuando se hace pasar una corriente galvánica débil a través de cloruro de carbono líquido.¹⁹

Moissan (París, 1893) produjo diamantes artificialmente por medio de la alta temperatura alcanzada en el horno eléctrico²⁰, disolviendo carbono en arrabio fundido y permitiendo que la solución, con un exceso de carbono, se enfriara bajo la potente presión ejercida por el rápido enfriamiento del metal.²¹

K. Chroustchoff alcanzó el mismo fin por medio de la plata, que disuelve el carbono hasta en un 6 por ciento a alta temperatura. Rousseau, con el mismo propósito, calcinó carburo de calcio en el horno eléctrico.

No hay duda de que todos estos investigadores obtuvieron el diamante como un cuerpo transparente, que ardía convirtiéndose en CO₂ y poseía una dureza excepcional, pero solo en forma de polvo fino.

A juzgar por el hecho de que el carbono forma varios cuerpos gaseosos (óxido de carbono, anhídrido carbónico, metano, etileno, acetileno, etc.) y sustancias volátiles (por ejemplo, muchos hidrocarburos y sus derivados más sencillos), y considerando que el peso atómico del carbono, C = 12, se aproxima al del nitrógeno, N = 14, y al del oxígeno, O = 16, y que los compuestos CO (óxido de carbono) y N₂C₂ (cianógeno) son gases, puede argumentarse que si el carbono formara la molécula C₂, al igual que N₂ y O₂, sería un gas. Y como mediante el polimerismo o la combinación de moléculas semejantes (como el O₂ pasa a O₃ o el NO₂ a N₂O₄) las temperaturas de ebullición y fusión se elevan (lo cual se prueba con particular claridad en los hidrocarburos de la serie C_nH_2n), debe considerarse que las moléculas de carbón vegetal, grafito y diamante son muy complejas, puesto que son insolubles, no volátiles e infusibles.

La aptitud que muestran los átomos de carbono para combinarse entre sí y formar moléculas complejas se manifiesta en todos los compuestos de carbono. Entre los compuestos volátiles del carbono son muy conocidos muchos cuyas moléculas contienen C₅ ... C₁₀ ... C₂₀ ... C₃₀, etc., en general C_n, donde n puede ser muy grande, y en ninguno de los demás elementos está tan desarrollada esta facultad de complejidad como en el carbono.²²

Hasta el presente no existen fundamentos para determinar el grado de polimerismo de las moléculas de carbón vegetal, grafito o diamante, y solo puede suponerse que contienen C_n, donde n es una cantidad grande.

El carbón vegetal y aquellas sustancias orgánicas complejas no volátiles que representan las transiciones graduales hacia el carbón vegetal²³ y forman las principales sustancias sólidas de los organismos, contienen una reserva o acumulación de energía interna en forma de la energía que une a los átomos en moléculas complejas. Cuando el carbón vegetal o los compuestos complejos de carbono se queman, la energía del carbono y del oxígeno se convierte en calor, y este hecho se aprovecha a cada paso para la generación de calor a partir de combustibles.²⁴

No hay otros dos elementos capaces de combinarse entre sí con tanta variedad como el carbono y el hidrógeno. Los hidrocarburos de la serie C_nH_2m en muchos casos difieren ampliamente entre sí, aunque tienen algunas propiedades en común.

Todos los hidrocarburos, ya sean gaseosos, líquidos o sólidos, son sustancias combustibles poco solubles o insolubles en agua. Los hidrocarburos gaseosos licuados, así como aquellos que son líquidos a temperaturas ordinarias, y aquellos hidrocarburos sólidos que han sido licuados por fusión, tienen la apariencia y la propiedad de licores aceitosos, más o menos viscosos o fluidos.²⁵

Los hidrocarburos sólidos se asemejan más o menos a la cera en sus propiedades, aunque los aceites y la cera ordinarios generalmente contienen oxígeno además de carbono e hidrógeno, pero en proporción relativamente pequeña. También hay muchos hidrocarburos que tienen la apariencia de alquitrán, como, por ejemplo, el metacinameno y la gutapercha. Aquellos hidrocarburos líquidos que hierven a alta temperatura son como aceites, y aquellos que tienen un punto de ebullición bajo se asemejan al éter, mientras que los hidrocarburos gaseosos en muchas de sus propiedades son semejantes al hidrógeno. Todo esto tiende a mostrar que, en los hidrocarburos considerados físicamente, las propiedades del carbón vegetal sólido no volátil están fuertemente modificadas y ocultas, mientras que las del hidrógeno predominan.

Todos los hidrocarburos son sustancias neutras (ni básicas ni ácidas), pero bajo ciertas condiciones entran en reacciones peculiares. Se ha visto en aquellos compuestos de hidrógeno que ya se han considerado (agua, ácido nítrico, amoníaco) que el hidrógeno en casi todos los casos entra en reacción, siendo desplazado por los metales. Del hidrógeno de los hidrocarburos se puede decir que no tiene carácter metálico, es decir, no es desplazado directamente²⁶ por los metales, ni siquiera por aquellos como el sodio y el potasio.

Mediante la aplicación de mayor o menor calor, todos los hidrocarburos se descomponen²⁷ formando carbón vegetal e hidrógeno. La mayoría de los hidrocarburos no se combinan con el oxígeno del aire ni se oxidan a temperaturas ordinarias, pero bajo la acción del ácido nítrico y muchas otras sustancias oxidantes la mayoría de ellos experimentan oxidación, en la cual se separa una porción del hidrógeno y del carbono, o el oxígeno entra en combinación, o bien los elementos del peróxido de hidrógeno entran en combinación con el hidrocarburo.²⁸

Cuando se calientan en el aire, los hidrocarburos arden y, según la cantidad de carbono que contienen, su combustión va acompañada en mayor o menor medida de una separación de hollín —es decir, carbón vegetal finamente dividido—, el cual imparte una gran brillantez a la llama, y por esta razón muchos de ellos se utilizan con fines de iluminación, como, por ejemplo, el queroseno, el gas de hulla y la esencia de trementina.

Como los hidrocarburos contienen elementos reductores (es decir, aquellos capaces de combinarse con el oxígeno), a menudo actúan como agentes reductores; como, por ejemplo, cuando se calientan con óxido de cobre, arden, formando anhídrido carbónico y agua, y dejan cobre metálico.

Gerhardt demostró que todos los hidrocarburos contienen un número par de átomos de hidrógeno. Por lo tanto, la fórmula general para todos los hidrocarburos es C_nH_2m donde n y m son números enteros. Este hecho se conoce como la ley de los números pares. De ahí que los hidrocarburos más simples posibles debieran ser:

• CH₂, CH₄, CH₆ ...
• C₂H₂, C₂H₄, C₂H₆, C₂H₈ ...

pero no todos existen, ya que la cantidad de H que puede combinarse con una cierta cantidad de carbono es limitada, como aprenderemos en breve.

Algunos de los hidrocarburos son capaces de combinarse, mientras que otros no muestran esa propiedad. Los que contienen menos hidrógeno pertenecen a la primera categoría, y aquellos que, para una cantidad dada de carbono, contienen la cantidad máxima de hidrógeno, pertenecen a la segunda. La composición de estos últimos se expresa mediante la fórmula general C_nH_{2n + 2}. Estos denominados hidrocarburos saturados son incapaces de combinarse.²⁹ Los hidrocarburos CH₆, C₂H₈, C₃H₁₀, etc.... no existen. Aquellos que contienen la cantidad máxima de hidrógeno estarán representados por CH₄ (n = 1, 2n + 2 = 4), C₂H₆ (n = 2), C₃H₈ (n = 3), C₄H₁₀, etc. Esto puede denominarse ley de los límites. Al colocar esto en juxtaposición con la ley de los números pares, es fácil percibir que los hidrocarburos posibles pueden ordenarse en series, cuyos términos pueden expresarse mediante las fórmulas generales C_nH_2n+2, C_nH_2n, C_nH_2n-2, etc.... Se dice que aquellos hidrocarburos que pertenecen a cualquiera de las series expresables por una fórmula general son homólogos0 entre sí. Así, los hidrocarburos CH₄, C₂H₆, C₃H₈, C₄H₁₀, etc.... son miembros de la serie homóloga límite (saturada) C_nH_2n+2. Es decir, la diferencia entre los miembros de la serie es CH₂.³⁰ No sólo la composición, sino también las propiedades de los miembros de una serie tienden a clasificarse en un solo grupo. Por ejemplo, los miembros de la serie C_nH_2n+2 no son capaces de formar compuestos de adición, mientras que los de la serie C_nH_2n son capaces de combinarse con cloro, anhídrido sulfúrico, etc.; y los miembros del grupo C_nH_2n-6, pertenecientes a la serie del alquitrán de hulla, se nitran fácilmente (dan compuestos nitro, Capítulo VI) y tienen otras propiedades en común. Las propiedades físicas de los miembros de una serie homóloga dada varían de alguna manera como esta: el punto de ebullición generalmente aumenta y la fricción interna se incrementa a medida que n aumenta³¹, es decir, con un incremento en la cantidad relativa de carbono y el peso atómico; la gravedad específica también cambia regularmente a medida que n se vuelve mayor.³²

Muchos de los hidrocarburos que se encuentran en la naturaleza son productos de organismos, y no pertenecen al reino mineral. Un número aún mayor se produce artificialmente. Estos se forman mediante lo que se denomina la combinación de residuos.

Por ejemplo, si se hace pasar una mezcla de vapores de sulfuro de hidrógeno y bisulfuro de carbono a través de un tubo en el que se calienta cobre, este último absorbe el azufre de ambos compuestos, y el carbono y el hidrógeno liberados se combinan para formar un hidrocarburo, el metano.

Si se combina carbono con cualquier metal y este compuesto $M{C}_{*n*}$ se trata con un ácido $HX$, entonces el haloide $X$ dará una sal con el metal y el carbono e hidrógeno residuales darán un hidrocarburo. Así, el hierro fundido, que contiene un compuesto de hierro y carbono, da hidrocarburos líquidos como la nafta bajo la acción de los ácidos.

Si se calienta una mezcla de bromobenzoico, $C_6{H}_{5}Br$, y bromuro de etilo, $C_2{H}_{5}Br$, con sodio metálico, el sodio se combina con el bromo de ambos compuestos, formando bromuro de sodio, $NaBr$. De la primera combinación queda el grupo $C_6{H}_5$, y de la segunda, $C_2{H}_5$. Al tener un número impar de átomos de hidrógeno, en virtud de la ley de los números pares, no pueden existir solos y, por tanto, se combinan formando el compuesto $C_6{H}_5.C_2{H}_5$ o $C_8{H}_{10}$ (etilbenceno).

Los hidrocarburos también se producen mediante la descomposición de compuestos orgánicos o de hidrocarburos más complejos, especialmente por calentamiento, es decir, por destilación seca. Por ejemplo, el benjuí contiene un ácido llamado ácido benzoico, $C_7{H}_6{O}_2$, cuyos vapores, al pasar a través de un tubo caliente, se desunen en anhídrido carbónico, $C{O}_2$, y benceno, $C_6{H}_6$.

El carbono y el hidrógeno solo se unen directamente en una relación de combinación, a saber, para formar acetileno, que tiene la composición $C_2{H}_2$, el cual, en comparación con otros hidrocarburos, muestra una estabilidad muy grande a una temperatura algo elevada.³³

Entre los hidrocarburos saturados se conoce una sola sustancia compuesta por 1 átomo de carbono y 4 átomos de hidrógeno; este es un compuesto que contiene el mayor porcentaje de hidrógeno (el CH₄ contiene un 25 por ciento de hidrógeno) y, al mismo tiempo, es el único hidrocarburo cuya molécula contiene un solo átomo de carbono. Este hidrocarburo saturado, el CH₄, se denomina gas de los pantanos o metano.

Si los residuos vegetales o animales sufren descomposición en un espacio donde el aire no tiene acceso libre, o no tiene acceso en absoluto, dicha descomposición va acompañada de la formación de gas de los pantanos, y esto ya sea a la temperatura ordinaria o a una considerablemente más alta. Por esta razón, las plantas, al descomponerse bajo el agua en los pantanos, desprenden este gas.³⁴ Es bien sabido que si se agita el lodo de las ciénagas, el acto va acompañado del desprendimiento de una gran cantidad de burbujas de gas; estas, aunque lentamente, también pueden separarse por sí mismas. El gas que se desprende consiste principalmente en gas de los pantanos.³⁵

Si la madera, el carbón o muchas otras sustancias vegetales o animales son descompuestas por la acción del calor sin acceso de aire —es decir, si se someten a destilación seca—, desprenden, además de muchos otros productos gaseosos de descomposición (anhídrido carbónico, hidrógeno y varias otras sustancias), una gran cantidad de metano. Por lo general, el gas que se utiliza para el alumbrado se obtiene por este medio y, por lo tanto, siempre contiene gas de los pantanos, mezclado con hidrógeno seco y otros vapores y gases, aunque posteriormente se purifica de muchos de ellos.³⁶

Como la descomposición de la materia orgánica que forma el carbón sigue produciéndose bajo tierra, el desprendimiento de grandes cantidades de gas de los pantanos ocurre frecuentemente en las minas de carbón.³⁷ Al mezclarse con el aire, forma una mezcla explosiva que constituye uno de los grandes peligros de la minería del carbón, ya que el trabajo subterráneo siempre debe llevarse a cabo a la luz de las lámparas. Este peligro se supera, sin embargo, mediante el uso de la lámpara de seguridad de Humphry Davy.³⁸ Sir Humphry Davy observó que al introducir un trozo de tela metálica en una llama, esta absorbe tanto calor que la combustión no prosigue más allá de ella (los gases no quemados que la atraviesan pueden inflamarse al otro lado). De acuerdo con esto, la llama de la lámpara Davy está rodeada por un vidrio grueso (como se muestra en el dibujo) y no tiene comunicación alguna con la mezcla explosiva, excepto a través de una tela metálica que impide que esta encienda la mezcla del gas de los pantanos que emana del carbón con el aire. En algunas regiones, particularmente en aquellas donde se encuentra petróleo —como, por ejemplo, cerca de Bakú, donde se construyó un templo de los adoradores del fuego indios, y en Pensilvania, y otros lugares—, el gas de los pantanos brota de la tierra en abundancia y se utiliza, al igual que el gas de hulla, con fines de iluminación y calefacción.³⁹

Se puede obtener gas de los pantanos⁴⁰ razonablemente puro calentando una mezcla de un acetato con un álcali. El ácido acético, C₂H₄O₂, al ser calentado se descompone en gas de los pantanos y anhídrido carbónico, C₂H₄O₂ = CH₄ + CO₂.

Un álcali—por ejemplo, NaHO—da con ácido acético una sal, C₂H₃NaO₂, que por descomposición retiene anhídrido carbónico, formando un carbonato, Na₂CO₃, y se desprende gas de los pantanos:

C₂H₃NaO₂ + NaHO = Na₂CO₃ + CH₄

El gas de los pantanos es difícil de licuar; es casi insoluble en agua y carece de sabor u olor. El punto más importante en relación con sus reacciones químicas es que no se combina directamente con nada, mientras que los otros hidrocarburos que contienen menos hidrógeno del expresado por la fórmula C_nH_{2n + 2} son capaces de combinarse con hidrógeno, cloro, ciertos ácidos, etc.

Si la ley de sustitución da una explicación muy sencilla de la formación del peróxido de hidrógeno como un compuesto que contiene dos residuos acuosos (OH)(OH), entonces, sobre la base de esta ley, todos los hidrocarburos deberían derivarse del metano, CH₄, por ser el hidrocarburo más simple.⁴¹ El aumento en la complejidad de una molécula de metano es ocasionado por la facultad de combinación mutua que existe en los átomos de carbono y, como consecuencia del estudio más detallado sobre el tema, mucho de lo que se podría haber previsto y conjeturado a partir de la ley de sustitución se ha llevado a cabo de manera efectiva tal como se habría podido predecir, y aunque este tema, debido a su magnitud, pertenece en realidad, como ya se ha dicho, a la esfera de la química orgánica, se ha mencionado aquí para mostrar, aunque solo en parte, el ejemplo mejor investigado de la aplicación de la ley de sustitución. De acuerdo con esta ley, una molécula de metano, CH₄, es capaz de experimentar sustitución de las cuatro formas siguientes:—(1) Sustitución metílica, cuando el radical, equivalente al hidrógeno, llamado metilo CH₃, reemplaza al hidrógeno. En el CH₄ este radical está combinado con H y por lo tanto puede reemplazarlo, así como (OH) reemplaza a H porque con él da agua; (2) sustitución metilénica, o el intercambio entre H₂ y CH₂ (este radical se llama metileno), se fundamenta en una división similar de la molécula CH₄ en dos partes equivalentes, H₂ y CH₂; (3) sustitución acetilénica, o el intercambio entre CH por un lado y H₃ por el otro; y (4) sustitución carbónica —es decir, la sustitución de H₄ por un átomo de carbono C, la cual se fundamenta en la ley de sustitución al igual que la sustitución metílica—. Estos cuatro casos de sustitución permiten comprender las relaciones principales de los hidrocarburos. Por ejemplo, la ley de los números pares se observa en el hecho de que en todos los casos de sustitución mencionados los átomos de hidrógeno aumentan o disminuyen en un número par; pero como en el CH₄ también son pares, se deduce que sin importar cuántas sustituciones se efectúen, siempre se obtendrá un número par de átomos de hidrógeno. Cuando H es reemplazado por CH₃ hay un aumento de CH₂; cuando H₂ es reemplazado por CH₂ no hay aumento de hidrógeno; en la sustitución acetilénica CH reemplaza a H₃, por lo tanto hay un aumento de C y una disminución de H₂; en la sustitución carbónica hay una disminución de H₄. De manera similar, la ley del límite puede deducirse como un corolario de la ley de sustitución. Pues la mayor cantidad posible de hidrógeno se introduce mediante la sustitución metílica, ya que conduce a la adición de CH₂; partiendo del CH₄ obtenemos C₂H₆, C₃H₈ y, en general, C_nH_2n+2, y estos contienen la mayor cantidad posible de hidrógeno. Los hidrocarburos no saturados, que contienen menos hidrógeno, se forman evidentemente solo cuando el aumento de la nueva molécula derivada del metano proviene de una de las otras formas de sustitución. Cuando tiene lugar únicamente la sustitución metílica en el metano, CH₄, es evidente que el hidrocarburo saturado que se forma es C₂H₆ o (CH₃)(CH₃).⁴² Este se denomina etano. Mediante la sustitución metilénica exclusiva, el etileno, C₂H₄, o (CH₂)(CH₂) puede obtenerse directamente del CH₄, y mediante la sustitución acetilénica el C₂H₂ o (CH)(CH), o acetileno, siendo ambos hidrocarburos no saturados. De este modo tenemos todos los hidrocarburos posibles con dos átomos de carbono en la molécula: C₂H₆, etano; C₂H₄, etileno, y C₂H₂, acetileno. Pero en ellos, según la ley de sustitución, se pueden repetir las mismas formas de sustitución —es decir, las sustituciones metílica, metilénica, acetilénica e incluso carbónica (puesto que el C₂H₆ todavía contendrá hidrógeno cuando C reemplace a H₄)— y, por tanto, las sustituciones posteriores servirán como fuente para la producción de una nueva serie de hidrocarburos saturados y no saturados, que contienen cada vez más carbono en la molécula y, en el caso de la sustitución acetilénica y la sustitución carbónica, cada vez menos hidrógeno. Así, por medio de la ley de sustitución podemos prever no solo el límite C_nH_2n+2, sino un número ilimitado de hidrocarburos no saturados, C_nH_2n, C_nH_2n-2 ... C_nH_2(n-m), donde m varía de 0 a n-1,⁴³ y donde n aumenta indefinidamente. A partir de estos hechos no solo se vuelve comprensible la existencia de una multitud de hidrocarburos poliméricos, que difieren en peso molecular, sino que también se observa la posibilidad de casos de isomerismo con el mismo peso molecular. Este polimerismo, tan común en los compuestos de hidrocarburos, ya se hace evidente en la primera serie no saturada C_nH_2n, porque todos los términos de esta serie C₂H₄, C₃H₆, C₄H₈ ... C₃₀H₆₀ ... tienen una e idéntica composición CH₂, pero diferentes pesos moleculares, tal como se ha explicado ya en el capítulo VII. Las diferencias en la densidad del vapor, en los puntos de ebullición y de fusión, en las cantidades que intervienen en las reacciones,⁴⁴ y en los métodos de preparación⁴⁵ concuerdan también de manera tan clara con la concepción del polimerismo que este ejemplo será siempre el más claro y concluyente para la ilustración del polimerismo y del peso molecular. Un caso similar se encuentra también entre otros hidrocarburos. Así, el benceno, C₆H₆, y el cinameno, C₈H₈, corresponden a la composición del acetileno o a un compuesto de la composición CH.⁴⁶ El primero hierve a 81°, el segundo a 144°; la gravedad específica del primero es 0,899; la del segundo, 0,925, a 0° —es decir, también aquí el punto de ebullición asciende con el aumento del peso molecular, al igual que lo hace la densidad, como cabría esperar—.

Casos de isomerismo en el sentido estrito de la palabra —es decir, cuando con una identidad de composición y de peso molecular, las propiedades de las sustancias son diferentes— son muy numerosos entre los hidrocarburos y sus derivados.

Tales casos son particularmente importantes para la comprensión de la estructura molecular y también, al igual que los polímeros, pueden predecirse a partir de las concepciones antes mencionadas, que expresan los principios de la estructura de los compuestos de carbono⁴⁷ basados en la ley de sustitución.

De acuerdo con ella, por ejemplo, es evidente que no puede haber isomerismo en el caso de los hidrocarburos saturados C₂H₆ y C₃H₈, porque el primero es CH₄, en el cual el metilo ha tomado el lugar de H, y como debe suponerse que todos los átomos de hidrógeno del metano tienen la misma relación con el carbono, da exactamente igual cuál de ellos sea sometido a la sustitución por metilo; el producto resultante solo puede ser etano, CH₃CH₃;⁴⁸ el mismo argumento se aplica también en el caso del propano, CH₃CH₂CH₃, donde solo se puede imaginar un compuesto.

Es de esperar, sin embargo, que existan dos butanos, C₄H₁₀, y este es realmente el caso. En uno, el metilo puede considerarse como sustituto del hidrógeno de uno de los metilos, CH₃CH₂CH₂CH₃; y en el otro, el CH₃ puede considerarse sustituido por H en el CH₃, y allí consistirá en CH₃CH

CH₃ / CH₃ .

The latter may also be regarded as methane in which three of hydrogen are exchanged for three of methyl. On going further in the series it is evident that the number of possible isomerides will be still greater, but we have limited ourselves to the simplest examples, showing the possibility and actual existence of isomerides. C₂H₄ and CH₂CH₂ are, it is evident, identical; but there ought to be, and are, two hydrocarbons of the composition C₃H₆, propylene and trimethylene; the first is ethylene, CH₂CH₂, in which one atom of hydrogen is exchanged for methyl, CH₂CHCH₃, and trimethylene is ethane, CH₃CH₃, with the substitution of methylene for two hydrogen atoms from two methyl groups—that is,

CH₂

CH₂ / CH₂ ,⁴⁹

donde el metileno introducido está unido a ambos átomos de carbono en el CH₃CH₃. Es evidente que la causa de la isomería aquí es, por una parte, la diferencia en la cantidad de hidrógeno en unión con los átomos particulares de carbono y, por la otra, la conexión diferente entre los diversos átomos de carbono. En el primer caso se puede decir que están encadenados (más comúnmente para formar una «cadena abierta») y, en el segundo, que están enclavijados (para formar una «cadena cerrada» o «anillo»). Aquí también es fácil comprender que al aumentar la cantidad de átomos de carbono el número de isómeros posibles y existentes aumentará en gran medida. Si al mismo tiempo, además de la sustitución de uno de los radicales del metano por hidrógeno, se produce un intercambio adicional de parte del hidrógeno por algunos de los otros grupos de elementos X, Y ..., la cantidad de isómeros posibles aumenta aún más en un grado considerable. Por ejemplo, existen incluso dos isómeros posibles para los derivados del etano, C₂H₆: si dos átomos del hidrógeno se intercambian por X₂, uno tendrá la estructura de etileno, CH₂XCH₂X, y el otro una estructura de etilideno, CH₃CHX₂; tales son, por ejemplo, el cloruro de etileno, CH₂ClCH₂Cl, y el cloruro de etilideno, CH₃CHCl₂. Y como en lugar del primer átomo de hidrógeno no solo se pueden sustituir metales, sino Cl, Br, I, OH (el radical del agua), NH₂ (el radical del amoníaco), NO₂ (el radical del ácido nítrico), etc., así también a cambio de dos átomos de hidrógeno se pueden sustituir O, NH, S, etc.; de ahí que se comprenda que la cantidad de isómeros sea a veces muy grande. Es imposible aquí describir cómo se distinguen los isómeros entre sí, en qué reacciones ocurren, cómo y cuándo uno se transforma en otro, etc.; porque esto, tomado junto con la descripción de los hidrocarburos ya conocidos y sus derivados, forma una rama de la química muy extensa y muy minuciosamente investigada, llamada química orgánica. Enriquecida con una masa de fenómenos atentamente observados y generalizaciones estrictamente deducidas, esta rama de la química ha sido tratada por separado debido a que en ella los grupos de hidrocarburos se someten a transformaciones que no se encuentran en tal cantidad al tratar con cualquiera de los otros elementos o sus compuestos de hidrógeno. Era importante para nosotros mostrar que, a pesar de la gran variedad de los hidrocarburos y sus productos,⁵⁰ todos ellos se rigen por la ley de sustitución, y remitiendo a nuestros lectores para información detallada a las obras sobre química orgánica, nos limitaremos a una breve exposición de las propiedades de los dos hidrocarburos no saturados más simples: el etileno, CH₂CH₂, y el acetileno, CHCH, y a un breve conocimiento del petróleo como fuente natural de una masa de hidrocarburos. El etileno, o gas olefiante, C₂H₄, es el miembro conocido de menor rango de la serie de hidrocarburos no saturados de composición C_nH_2n. Como en composición es igual a dos moléculas de gas de los pantanos privadas de dos moléculas de hidrógeno, es evidente que podría ser, y de hecho puede ser, producido, aunque solo en pequeñas cantidades, junto con hidrógeno, mediante el calentamiento del gas de los pantanos. Sin embargo, al ser calentado, el gas olefiante se descompone, primero en acetileno y metano (3C₂H₄ = 2C₂H₂ + 2CH₄, Lewes, 1894), y a una temperatura superior en carbono e hidrógeno; y por lo tanto, en aquellos casos en que el gas de los pantanos se produce por calentamiento, también se formarán gas olefiante, hidrógeno y carbón vegetal, aunque solo en pequeñas cantidades. Cuanto menor sea la temperatura a la que se calientan las sustancias orgánicas complejas, mayor será la cantidad de gas olefiante que se encuentra en los gases emitidos; a una temperatura de calor blanco se descompone por completo en carbón vegetal y gas de los pantanos. Si el carbón, la madera y, más particularmente, el petróleo, los alquitranes y las sustancias grasas, se someten a una destilación seca, desprenden gas de alumbrado, el cual contiene más o menos gas olefiante.

Gas olefiant, casi libre de otros gases,⁵¹ puede obtenerse a partir de alcohol ordinario (si es posible, exento de agua) si se mezcla con cinco partes de ácido sulfúrico concentrado y la mezcla se calienta a algo más de 100°.

Bajo estas condiciones, el ácido sulfúrico elimina los elementos del agua del alcohol, C₂H₅(OH), y da gas olefiant; C₂H₆O = H₂O + C₂H₄.

El mayor peso molecular del gas olefiant en comparación con el gas de los pantanos indica que puede convertirse en líquido con relativa facilidad mediante presión o un frío intenso; esto puede lograrse, por ejemplo, mediante la evaporación de óxido nitroso líquido. Su punto de ebullición absoluto es de +10°, hierve a -103° (1 atmósfera), se licúa a 0° a una presión de 43 atmósferas y se solidifica a -160°.

El etileno es incoloro, tiene un ligero olor a éter, es poco soluble en agua y algo más soluble en alcohol y en éter (en cinco volúmenes de alcohol y seis volúmenes de éter).⁵²

Como otros hidrocarburos insaturados, el gas olefiante entra fácilmente en combinación con ciertas sustancias, tales como el cloro, el bromo, el yodo, el ácido sulfúrico fumante o el anhídrido sulfúrico, etc.

Si el gas olefiante se encierra herméticamente con una pequeña cantidad de ácido sulfúrico en un recipiente de vidrio y se agita constantemente (como, por ejemplo, acoplándolo a la parte móvil de una máquina), el contacto prolongado y la mezcla repetida hacen que el gas olefiante se combine poco a poco con el ácido sulfúrico, formando C₂H₄H₂SO₄.

Si, tras esta absorción, el ácido sulfúrico se diluye con agua y se destila, se separa alcohol, el cual se produce en este caso por la combinación del gas olefiante con los elementos del agua, C₂H₄ + H₂O = C₂H₆O.

En esta reacción (Berthelot) vemos un excelente ejemplo del hecho de que si una sustancia dada, como el gas olefiante, se produce por la descomposición de otra, entonces, de manera inversa, esta sustancia, al entrar en combinación, es capaz de formar la sustancia original —en nuestro ejemplo, el alcohol—.

En combinación con varias moléculas, X₂, el etileno da compuestos saturados, C₂H₄X₂ o CH₂XCH₂X (por ejemplo, C₂H₄Cl₂), que se corresponden con el etano, CH₃CH₃ o C₂H₆.⁵³

Acetileno, C₂H₂ = CHCH, es un gas; fue preparado por primera vez por Berthelot (1857). Tiene un olor muy acre, se caracteriza por su gran estabilidad bajo la acción del calor y se obtiene como el único producto de la combinación directa del carbono con el hidrógeno cuando se forma un arco luminoso (voltaico) entre electrodos de carbono. Este arco contiene partículas de carbono que pasan de un polo a otro. Si los carbones se rodean con una atmósfera de hidrógeno, el carbono se combina en parte con el hidrógeno, formando C₂H₂.⁵⁴

El acetileno puede formarse a partir del gas olefiante si se le extraen dos átomos de hidrógeno. Esto puede llevarse a cabo de la siguiente manera: primero se hace que el gas olefiante se combine con bromo, dando C₂H₄Br₂; a partir de este se elimina el ácido bromhídrico por medio de una solución alcohólica de potasa cáustica, dejando el producto volátil C₂H₃Br; y de este se extrae otra parte de ácido bromhídrico haciéndolo pasar a través de alcohol anhidro en el cual se ha disuelto sodio metálico, o bien calentándolo con una solución alcohólica concentrada de potasa cáustica. Bajo estas circunstancias (Berthelot, Sawitsch, Miasnikoff) el álcali absorbe el ácido bromhídrico de C_nH_2n-1Br, formando C_nH_2n-2.

El acetileno se produce también en todos aquellos casos en los que las sustancias orgánicas se descomponen por la acción de una temperatura elevada, por ejemplo, mediante destilación seca. Por esta razón, siempre se encuentra una cierta cantidad en el gas de hulla y le confiere, al menos en parte, su olor peculiar, pero la cantidad de acetileno en el gas de hulla es muy pequeña.

Si se hace pasar vapor de alcohol a través de un tubo caliente, se forma una cierta cantidad de acetileno. También se produce por la combustión incompleta de los gases olefiante y de los pantanos, por ejemplo, si la llama del gas de hulla no tiene libre acceso al aire.⁵⁵

La parte interior de cada llama contiene gases en combustión incompleta y, en ellos, cierta cantidad de acetileno.

Acetileno, al encontrarse más alejado que el etileno del límite C_nH_2n+2 de los compuestos hidrocarbonados, posee una facultad de combinación aún mayor que la mostrada por el gas olefiante y, por tanto, puede separarse con mayor facilidad de cualquier mezcla que lo contenga.

En realidad, el acetileno no solo se combina con una y dos moléculas de I₂, HI, H₂SO₄, Cl₂, Br₂, etc. (muchos otros hidrocarburos insaturados se combinan con ellas), sino también con el cloruro cuproso, CuCl, formando un precipitado rojo.

Si se hace pasar una mezcla gaseosa que contenga acetileno a través de una solución amoniacal de cloruro cuproso (o nitrato de plata), los demás gases no se combinan, pero el acetileno da un precipitado rojo (o gris con la plata), que detona al golpearlo con un martillo.

Este precipitado rojo desprende acetileno bajo la acción de los ácidos. De este modo se puede obtener acetileno puro. El acetileno y sus homólogos también reaccionan fácilmente con el sublimado corrosivo, HgCl₂ (Koucheroff, Favorsky).

El acetileno arde con una llama muy brillante, lo que se explica por la cantidad comparativamente grande de carbono que contiene.⁵⁶

La formación y existencia en la naturaleza de grandes masas de petróleo o de una mezcla de hidrocarburos líquidos, principalmente de las series C_nH_2n+2 y C_nH_2n, es en muchos aspectos notable.⁵⁷ En algunos distritos montañosos —como, por ejemplo, en las laderas de la cadena del Cáucaso, en pendientes situadas en una dirección paralela a la cordillera— brota de la tierra un líquido oleoso junto con agua salada y gases calientes (metano y otros); tiene olor a alquitrán y color marrón oscuro, y es más ligero que el agua. Este líquido se denomina nafta o aceite de roca (petróleo) y se obtiene en grandes cantidades mediante la perforación de pozos y sondeos profundos en aquellos lugares donde se observan indicios de nafta, la cual a veces es expulsada de los pozos en fuentes de considerable altura.⁵⁸ La emanación de nafta va siempre acompañada de agua salada y gas de los pantanos. La nafta se ha explotado desde la antigüedad en Rusia, en la península de Apsherón, cerca de Bakú, y en la actualidad también se explota en Birmania (India), en Galitzia, cerca de los Cárpatos, y en América, especialmente en Pensilvania y Canadá, etc. La nafta no consiste en un único hidrocarburo definido, sino en una mezcla de varios, y su densidad, apariencia externa y demás cualidades varían según la proporción de los diferentes hidrocarburos que la componen. Los tipos ligeros de nafta tienen una gravedad específica de alrededor de 0·8 y los pesados de hasta 0·98. Los primeros son líquidos muy móviles y más volátiles; los segundos contienen menos hidrocarburos volátiles y son menos móviles. Al destilar los tipos ligeros de nafta, el punto de ebullición registrado en los vapores cambia constantemente, comenzando en 0° y elevándose hasta más de 350°. Lo que pasa primero es un líquido etéreo, incoloro y muy móvil (que forma gasolina, ligroína, benzolina, etc.), del cual se pueden extraer los hidrocarburos cuyos puntos de ebullición empiezan a partir de 0°, a saber: los hidrocarburos C₄H₁₀, C₅H₁₂ (que hierve a 30°), C₆H₁₄ (hierve a 62°), C₇H₁₆ (hierve a unos 90°), etc. Aquellas fracciones del destilado de nafta que hierven por encima de 130° y contienen hidrocarburos con C₉, C₁₀, C₁₁, etc., entran en la composición de la sustancia oleosa, universalmente utilizada para la iluminación, llamada queroseno o fotógeno o fotonaftalina, además de otros nombres. La gravedad específica del queroseno es de 0·78 a 0·84, y huele a nafta. Aquellos productos de la destilación de la nafta que se desprenden por debajo de 130° y tienen una gravedad específica inferior a 0·75 entran en la composición del petróleo ligero (benzolina, ligroína, éter de petróleo, etc.), el cual se utiliza como disolvente para el caucho, para eliminar manchas de grasa, etc. Aquellas porciones de nafta (que solo pueden destilarse sin alteración mediante vapor sobrecalentado, ya que de otro modo se descomponen en gran medida) que hierven por encima de 275° y hasta 300° y tienen una gravedad específica superior a 0·85, forman un aceite excelente,⁵⁹ seguro en cuanto a su inflamabilidad (lo cual es muy importante para disminuir los riesgos de incendio) y que puede utilizarse en lámparas como sustituto eficaz del queroseno.⁶⁰ Aquellas porciones de nafta que destilan a una temperatura aún mayor y tienen una gravedad específica superior a 0·9, que se encuentran en abundancia (alrededor del 30 por ciento) en la nafta de Bakú, constituyen excelentes aceites lubricantes o para máquinas. La nafta tiene muchas aplicaciones importantes y la industria de la nafta posee hoy en día una gran importancia comercial, especialmente porque la nafta y sus residuos pueden utilizarse como combustible.⁶¹ Es muy dudoso que la nafta se haya formado a partir de materia orgánica, ya que se encuentra en los estratos silúricos más antiguos, los cuales corresponden a épocas de la existencia de la tierra en las que había poca materia orgánica; tampoco pudo infiltrarse desde los estratos superiores hacia los inferiores (más antiguos), puesto que flota en el agua (y el agua penetra a través de todos los estratos). Por consiguiente, tiende a ascender hacia la superficie terrestre y se halla siempre en tierras altas paralelas a la dirección de las montañas.⁶² Con mucha más probabilidad, su formación puede atribuirse a la acción del agua que penetra a través de las grietas formadas en las laderas de las montañas y llega hasta el corazón de la tierra, hasta ese núcleo de materia metálica caliente cuya existencia debe admitirse en el interior de la tierra. Y así como el hierro meteórico contiene a menudo carbono (al igual que el hierro colado), aceptando la existencia de dicho hierro carburado a profundidades inalcanzables en el interior de la tierra, puede suponerse que la nafta se produjo por la acción del agua al penetrar por las rendijas de los estratos durante la elevación de las cadenas montañosas,⁶³ debido a que el agua con carburo de hierro debe dar óxido de hierro e hidrocarburos.⁶⁴ Un experimento directo demuestra que el llamado spiegeleisen (hierro manganesífero, rico en carbono químicamente combinado), al ser tratado con ácidos, da hidrocarburos líquidos⁶⁵ que por su composición, aspecto y propiedades son completamente idénticos a la nafta.⁶⁶

Notas al pie: