Alessandro Volta y la electricidad

Cuando hablamos de voltaje o de pilas voltaicas mencionamos, casi siempre sin saberlo, a uno de los personajes principales en la comprensión de la electricidad: Alessandro Volta.

En griego, la resina que conocemos como ámbar recibe el nombre de elektron. El nombre viene a cuento, ya que es el término que sirvió de raíz léxica para designar a uno de los fenómenos que más ha llamado la atención de las personas: la electricidad. Los propios griegos sabían que si frotaban un trozo de ámbar con un paño, la resina adquiría la propiedad de atraer pequeños objetos. Se cree que Tales de Mileto, el mismo a quien se atribuye la primera explicación racionalista sobre el origen del Cosmos, hizo algunos experimentos con el elektron, aunque carecemos de noticias ciertas al respecto. Lo cierto es que, durante siglos, este tipo de fenómenos no pasó de ser una mera curiosidad.

¿Electricidad animal?

Uno de los monstruos más famosos de la literatura y del cine es el creado por Victor Frankenstein, el personaje central del libro publicado en 1818 por la escritora inglesa Mary Shelley. Si bien en la novela no se explica detalladamente cómo es que se da vida al monstruo, en algunos pasajes se hace referencia al momento en que el doctor presenció la caída de un rayo sobre un árbol, lo que le sugirió la posibilidad de otorgar vida por medio de la electricidad. Se ha documentado que Mary Shelley acudió alguna vez a una conferencia en la que se demostraba la supuesta electricidad animal, un fenómeno descubierto por el italiano Luigi Galvani.

En 1780, Galvani, quien se desempeñaba como profesor de anatomía en la Universidad de Bolonia, encontró que “cuando se sacaban chispas de un generador y se tocaban simultáneamente las patas de una rana con un bisturí, éstas se contraían”, como explica Eliezer Braun en Electromagnetismo: de la ciencia a la tecnología.

Galvani sostuvo que

“si se formaba un circuito cerrado entre dos metales que pasara por la pata, se generaba una corriente eléctrica que circulaba por el circuito”.

Así, concluyó erróneamente que había una electricidad animal, que durante años se convirtió en una atracción de gabinete, y una de cuyas demostraciones presenció la autora de Frankenstein o El moderno Prometeo, que es el título completo de la novela, lo que ya nos habla del espíritu que quiso imprimir Shelley a su obra. El cine es más revelador al respecto, ya que las películas basadas en este clásico de la literatura explicitan el método usado por Frankenstein para insuflar vida en su engendro: exponerlo a la furia de los relámpagos.

Uno de los investigadores que estaba en desacuerdo con las conclusiones de Galvani a propósito de la electricidad animal fue el personaje que nos ocupa en esta ocasión: Alessandro Volta.

Amor por el conocimiento

Alessandro Giuseppe Antonio Anastasio Volta nació en la ciudad de Como, el 18 de febrero de 1745, cuando Italia era un mosaico de débiles pero industriosos principados. Fue el séptimo hijo de Felipe Volta y de la condesa María Magdalena Inzaghi. Su origen noble le permitió tener una esmerada educación, a pesar de haber perdido a su padre a una edad temprana. Contra las expectativas de la familia, que deseaba que el joven Alessandro se condujera por los caminos de las leyes, acabó por seguir la ruta de la ciencia.

En 1769, con apenas 24 años, publicó su primera obra, titulada Sobre la fuerza atractiva del fuego eléctrico, lo que ya nos da una idea del interés que mostraba por la electricidad. En esa época, si bien ya se tenía un conocimiento más robusto sobre este fenómeno, aún era complicado tener reservorios adecuados y suficientes de electricidad. En los laboratorios y gabinetes de los filósofos naturales, como se llamaba entonces a los investigadores, se utilizaban herramientas como las botellas de Leyden.

Apoyado en estos instrumentos, Volta se adentró en el estudio de la química, lo que a la postre le dejó como rédito el descubrimiento del gas metano, uno de los más importantes hidrocarburos. Sin embargo, nunca dejó de lado sus trabajos sobre la electricidad.

La pila voltaica

Enterado de los experimentos de Galvani, Volta decidió investigar por su cuenta sobre la electricidad animal, de la que tenía numerosas dudas. Braun nos refiere que

“Volta se dio cuenta de que para lograr el efecto descubierto por Galvani se necesitaba cobre, hierro y el líquido del tejido muscular. Hizo una serie de experimentos muy cuidadosos, utilizando alambres de diferentes materiales; así descubrió que si usaba estaño y cobre lograba una corriente relativamente fuerte, mientras que si usaba hierro y plata el efecto era poco intenso”.

Como hicieron muchos de los investigadores de aquellos tiempos, Volta se usó a sí mismo como conejillo de Indias. Así, colocó su lengua entre los metales, obteniendo el mismo efecto que el conseguido por Galvani y sus ranas conectadas a alambres. Fue así como echó abajo la teoría de la electricidad animal, al tiempo que se dedicó de lleno a experimentar con numerosas combinaciones de líquidos, que funcionaban como electrolitos al reaccionar químicamente con diferentes metales.

Al respecto, la divulgadora española Nuria Martínez Medina explica que hacia 1800, Volta

“ideó un procedimiento que sería crucial para la historia de la electricidad. Era literalmente una pila hecha con discos de plata y discos de zinc, colocados de forma alterna y separados por discos de cartón mojados en salmuera. Esta pila se conoce como pila voltaica y fue la precursora de las modernas baterías. Producía un flujo de corriente eléctrica cuando el extremo superior y el inferior de la pila se unían mediante un cable”.

En este punto, Eliezer Braun nos ofrece la explicación científica que subyace en los trabajos de Volta:

“Entre los extremos de los metales, fuera del electrolito, se genera una diferencia de potencial, o voltaje, que puede dar lugar a una corriente eléctrica”.

En cuanto a las combinaciones de metales y líquidos que ensayó nuestro personaje, la que mejor resultados arrojó fue la que incluyó placas apiladas de zinc y cobre, que entraban en contacto con un ácido.

“Al zinc se le llama cátodo y el cobre recibe el nombre de ánodo. Así se tiene una fuente de electricidad distinta a la generada por fricción […] por un lado, el zinc adquiere un exceso de electrones, mientras que por el otro, el ácido con el cobre da lugar a cargas eléctricas positivas. Al unir el cobre con el zinc por medio de un alambre conductor, los electrones del zinc se mueven a través del alambre, atraídos por las cargas del cobre y al llegar a ellas se les unen formando hidrógeno”.

Como apunta Braun, con este medio químico para obtener electricidad se abrieron nuevas posibilidades de aplicación práctica y experimental, ya que a partir de ese momento los físicos pudieron trabajar en sus laboratorios con pilas que generaban electricidad, con lo que podían iniciar o cortar el flujo de acuerdo con sus necesidades. El siguiente paso fue la invención de la pila seca, que encontramos en muchos de los dispositivos que seguimos empleando. Pero la influencia de Volta no quedó ahí, como veremos a continuación, ya que la pila que inventó sirvió para estudiar otras propiedades de la materia.

La herencia de Volta

Alessandro Volta escribió un informe de sus investigaciones y de su crucial invento a la Royal Society de Londres, donde se leyó un extracto de los trabajos desarrollados por el físico italiano. De hecho, de inmediato William Nicholson y Anthony Carlisle construyeron un aparato siguiendo las indicaciones de Volta. Para optimizar la conexión eléctrica,

“conectaron cada una de las terminales de la pila a un recipiente con agua. Se dieron cuenta de que en una de las terminales aparecía hidrógeno y en la otra, oxígeno. Fue así como descubrieron el fenómeno de la electrólisis, en el que, por medio de una corriente eléctrica, se separan los átomos que componen la molécula del agua”,

refiere Braun.

En esta línea de trabajo, otro investigador inglés, Humphry Davy, también se valió de la electrólisis para descomponer más sustancias, con las que descubrió el sodio y el potasio. Gracias a la pila voltaica “obtuvo electroquímicamente los elementos bario, calcio, magnesio y estroncio”. Por último, apoyado en la invención de Volta, el físico experimental Michael Faraday pudo deducir las leyes de la electrólisis.

La fama que alcanzó Alessandro Volta lo llevó a viajar por media Europa. Uno de sus más fervientes admiradores fue Napoleón Bonaparte, quien otorgó una pensión vitalicia al físico italiano. Durante una de las conferencias que Volta impartió en París, el propio emperador de los franceses se prestó para probar en carne propia la electricidad que generaba la pila. De hecho, su trabajo fue reconocido con un título nobiliario, otorgado por Napoleón, quien lo nombró conde de Lombardía, además de concederle la medalla de oro al mérito científico. Asimismo, formó parte de la Legión de Honor, de Francia; obtuvo la Real Orden Italiana de la Corona de Oro; y se le entregó la prestigiosa Medalla Copley, de la Royal Society.

Finalmente, y no menos relevante, en 1881 el Congreso Internacional de Electricistas designó con el término voltio a la unidad de diferencia de potencial que encontramos en todos los aparatos que funcionan gracias a la electricidad. En otras palabras, Alessandro Volta seguirá acompañándonos durante un largo tiempo, en esta, nuestra sociedad altamente tecnificada que tanta necesidad tiene de esa singular fuerza de la naturaleza que se puede obtener de un trozo de elektron.

por: Yassir Zárate Méndez