Sal de Rochelle: Piezoelectricidad, Síntesis y Usos. Aprende cómo esta sal produce electricidad bajo presión, su proceso de síntesis y aplicaciones en tecnología.
Sal de Rochelle | Piezoelectricidad, Síntesis y Usos
La sal de Rochelle, también conocida como tartrato de sodio y potasio, es un compuesto químico que ha sido de gran interés en varios campos de la física y la ingeniería. Este artículo explorará las propiedades piezoeléctricas de la sal de Rochelle, su síntesis y los usos prácticos en diferentes industrias.
Piezoelectricidad
La piezoelectricidad es la capacidad de ciertos materiales de generar una carga eléctrica en respuesta a una tensión mecánica aplicada. Este fenómeno fue descubierto por Pierre y Jacques Curie en 1880. La sal de Rochelle es uno de los materiales piezoeléctricos más conocidos y estudiados.
El efecto piezoeléctrico puede explicarse a partir de la estructura cristalina de los materiales. En un cristal piezoeléctrico, la distribución de cargas eléctricas no es simétrica. Cuando se aplica una tensión mecánica, se produce un desplazamiento en la distribución de estas cargas, generando un campo eléctrico.
- Efecto Directo: La aplicación de una tensión mecánica genera una carga eléctrica.
- Efecto Inverso: La aplicación de un campo eléctrico produce una deformación mecánica en el material.
La ecuación general que describe el efecto piezoeléctrico directo es:
\[ \mathbf{D} = d \cdot \sigma \]
donde:
- D es el desplazamiento eléctrico o polarización (C/m2).
- d es el coeficiente piezoeléctrico (C/N).
- σ es la tensión mecánica (N/m2).
Síntesis de la Sal de Rochelle
La sal de Rochelle se puede sintetizar a partir de ácido tartárico y carbonato de sodio. El proceso puede describirse en los siguientes pasos:
- Disolver ácido tartárico (C4H6O6) en agua caliente.
- Añadir lentamente carbonato de sodio (Na2CO3) hasta que cesen las burbujas de dióxido de carbono (CO2).
- Una vez que se ha dejado de formar CO2, añadir lentamente hidróxido de potasio (KOH) a la solución.
La reacción química que tiene lugar es la siguiente:
\[ C_4H_6O_6 + Na_2CO_3 + KOH \rightarrow KNaC_4H_4O_6 + CO_2 + H_2O \]
Una vez finalizada la reacción, se forma el tartrato de sodio y potasio, o sal de Rochelle. Este compuesto puede ser recuperado por evaporación de la solución para obtener los cristales deseados.
Propiedades y Usos
La sal de Rochelle posee varias propiedades físicas y químicas interesantes, lo que la hace útil en distintas aplicaciones:
- Propiedades Piezoeléctricas: Como se mencionó, la sal de Rochelle es piezoeléctrica, lo que permite su uso en transductores de sonido, micrófonos y sensores de presión.
- Propiedades Ópticas: Este compuesto es utilizado en técnicas de detección óptica debido a su birrefringencia, una propiedad que permite descomponer la luz en dos haces polarizados.
- Propiedades Químicas: La sal de Rochelle también presenta propiedades antisépticas y antioxidantes, aunque su uso en estas áreas es menos común.