¿Por qué brilla una barra luminosa cuando la doblas?

1. Doblar la barra no crea luz: rompe un tubito de vidrio y mezcla dos líquidos

Una barra luminosa (en inglés glow stick; también se la llama «luz química») es un tubo de plástico con un líquido y, dentro, una ampolla de vidrio muy frágil con otro. Al doblar el tubo se rompe el vidrio y, al agitar, los dos líquidos se mezclan; la luz aparece cuando entran en contacto[2][1].

Uno de los líquidos lleva peróxido de hidrógeno (agua oxigenada concentrada); el otro, un éster del ácido oxálico y un colorante fluorescente[2]. Qué va dentro de la ampolla y qué va fuera cambia según la fuente: Wikipedia pone el peróxido en la ampolla y el oxalato en el tubo, mientras que la página de la Universidad de Temple dice lo contrario[2][1]. Es probable que dependa del fabricante, así que aquí solo damos por seguro que los dos ingredientes principales viajan separados.

Por eso la barra solo se puede usar una vez: cuando la reacción empieza, no se puede apagar[2]. ¿Qué pasa exactamente dentro de la mezcla?

2. La luz sale en tres pasos: el peróxido reacciona, la mezcla suelta energía y un colorante la convierte en luz

Primero, el peróxido de hidrógeno ataca al éster oxálico. Se forman fenol y una sustancia muy inestable, un «peroxiéster», que enseguida se transforma en otra casi igual de inestable llamada 1,2-dioxetanodiona[1][3].

Segundo, esa segunda sustancia se rompe en dos moléculas de dióxido de carbono (CO₂) y, al romperse, libera energía[1][3]. Hasta aquí no hay luz que se vea. Si no hubiera colorante, la energía saldría solo como calor[3].

Tercero, el colorante fluorescente recibe esa energía y queda «excitado». Cuando vuelve a su estado normal, emite un fotón, una partícula de luz[1][3]. Una imagen que ayuda, aunque es solo una imagen: la sustancia inestable lanza una pelota de energía y el colorante la atrapa y la devuelve convertida en luz. Lo que se transfiere no es una pelota, sino energía.

Este tipo de reacción, entre un éster oxálico, peróxido de hidrógeno y un colorante, se llama quimioluminiscencia con peroxioxalato. Se publicó por primera vez en 1967 (Rauhut y colaboradores, con oxalato de difenilo), según la entrada de Wikipedia sobre el tema[3]. Por eso la barra casi no calienta: casi toda la energía sale como luz y muy poca como calor[2].

Cómo pasa exactamente la energía de la sustancia inestable al colorante todavía se discute. Una de las explicaciones propuestas implica un intercambio de electrones entre ambos (el mecanismo llamado CIEEL), pero Wikipedia la presenta como una propuesta, no como algo cerrado[3].

3. El color lo decide el colorante, no la reacción

La misma reacción puede dar luz azul, verde o roja; el colorante puede cambiar el color de la luz. Según la Universidad de Temple, la estructura del colorante determina el color. Algunos ejemplos que cita: el 9,10-difenilantraceno da luz azul, el 9,10-bis(feniletinil)antraceno da verde y la rodamina B da rojo[1]. Fíjate en que los dos primeros son parientes cercanos: comparten el esqueleto de antraceno y se diferencian en lo que tiene pegado.

Wikipedia añade que se pueden combinar varios colorantes: las barras naranjas mezclan colorantes rojos, amarillos y verdes, y las blancas combinan varios, igual que se suman luces de colores. También hay colorantes que emiten luz infrarroja, que casi no vemos[2]. Por eso en una fiesta o un concierto hay barras de tantos colores: el fabricante cambia el colorante, no la reacción.

Una de las ventajas es que el fabricante puede ajustar las cantidades para que la barra brille mucho un rato corto o poco durante más tiempo[1][2].

4. El calor la hace brillar más fuerte y menos tiempo; el frío, al revés

Las dos fuentes coinciden: al calentar la barra, la reacción va más rápido y brilla más, pero se acaba antes; al enfriarla, va más lenta, brilla menos y dura más[1][2]. Tiene sentido: la cantidad de ingredientes es fija, y si se gastan deprisa, la luz es intensa pero corta.

Wikipedia añade dos detalles. Una barra que se enfría en el refrigerador antes de doblarla empieza con un brillo más suave, y una barra que se enfrió o congeló mientras brillaba vuelve a brillar al calentarse[2]. Es decir, el frío frena la reacción en vez de pararla del todo mientras queden ingredientes. Una barra apagada del todo, en cambio, ya gastó sus ingredientes y no se puede reutilizar[2].

5. Es «luz fría», pero no es la misma química que la de las luciérnagas

Una bombilla de filamento da mucha energía como calor. La barra luminosa, en cambio, es un ejemplo de quimioluminiscencia: luz producida por una reacción química, con muy poco calor[2]. Las luciérnagas y otros seres vivos que brillan hacen algo parecido en su cuerpo; eso se llama bioluminiscencia. Pero aquí lo que reacciona son sustancias fabricadas por la industria, no las que produce un animal; por eso comparten la idea de «luz fría» y no la química.

¿Desde cuándo existen las barras luminosas? Según Wikipedia, en 1971 Michael Rauhut inventó un compuesto clave para fabricarlas, de la empresa American Cyanamid, a partir de trabajo previo de investigadores de los Laboratorios Bell, y entre 1973 y 1974 se concedieron varias patentes de dispositivos de este tipo[2]. Son fechas para situarse; no hemos podido contrastarlas con las patentes originales.

6. Para comprobarlo tú mismo: dos barras, dos temperaturas y un adulto cerca

Si tienes dos barras iguales, pide a un adulto que te acompañe. En un cuarto oscuro, pide al adulto que doble y agite las dos contigo, mete cada barra en una bolsa hermética y pon una bolsa en agua fría y la otra en agua tibia (nunca caliente). Compara cuál brilla más al principio y cuál sigue brillando más tiempo. Según lo que hemos visto, lo esperable es que la tibia brille más y se apague antes[1].

Seguridad: no las dobles en exceso ni las cortes. El líquido contiene sustancias que irritan la piel y los ojos, y entre los productos de la reacción hay fenol[1][2]. Si una barra se rompe y se derrama, no toques el líquido y avisa a un adulto. Cuando termines, tírala entera a la basura.

Para seguir investigando, las referencias de la entrada de Wikipedia sobre el peroxioxalato apuntan a los artículos originales de Rauhut, que son el siguiente paso si quieres ver los experimentos de primera mano[3].

Fuentes

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