La química que el sombrerero nunca llegó a saber

Sentados en torno a una hoguera. Allí, los hombres prehistóricos observaron un mineral rojizo que podía ser usado como pigmento para decorar sus cuevas. Este mineral era el cinabrio, de composición HgS (sulfuro de mercurio). En el siglo IV a.C. Aristóteles describió al mercurio como plata líquida. Desde entonces, pasando por la época oscura de la Alquimia hasta la Química moderna, el mercurio ha sido un metal que ha despertado el interés de los científicos por el hecho de ser líquido.

El motivo exacto de por qué es líquido el mercurio no se conoce plenamente todavía hoy, lo cual no ha impedido su uso. Hoy se cuentan por miles las aplicaciones del mercurio en medicina, metalurgia, electrónica, agricutura y muchas otras actividades humanas. 

 Un ejemplo por todos conocido son los termómetros de mercurio que tenemos en casa para saber si tenemos fiebre o no y que con tanto cuidado debemos manejar para evitar que se rompa, liberando unas bolitas esféricas grisáceas. Además el mercurio forma amalgamas con otros metales, con lo que se amplia aún más su campo de aplicación. Por ejemplo, la amalgama de mercurio-plata (50:50) es usada por los dentistas para los empastes.

Pese a ello no podemos confiarnos. El mercurio es un elemento químico al que debemos acercarnos con mucho respeto. Sus efectos tóxicos se conocen desde antaño. Numerosos alquimistas murieron envenenados por usar en exceso este metal. De hecho, el comportamiento del Sombrerero Loco en la obra Alicia en el País de las Maravillas de Lewis Carrol, personaje que tenemos presente tras la última versión cinematográfica del cuento llevada a la gran pantalla por Tim Burton en 2010, está relacionado con el mercurio. Los sombrereros del siglo XIX usaban compuestos de mercurio en el procesado de las pieles para fabricar sombreros de fieltro. Así el mercurio era absorbido por la piel y los pulmones, acumulándose en el cerebro dónde dañaba las neuronas. Por ello, el divertido y particular personaje realmente padece una patología denominada mercurialismo, la cual se caracteriza por la pérdida de piezas dentales, temblores, espasmos musculares, cambios de personalidad, depresión, irritabilidad y nerviosismo.

Hablar de «mercurio» es insuficiente. En Química debemos considerar la forma química concreta en la que se encuentre el elemento, ya que sus efectos, mecanismos de actuación y toxicidad dependerán del tipo de especie de la que se trate: orgánica o inorgánica.

El mercurio inorgánico, ya sea como metal Hg⁰ o especie catiónica Hg²⁺ es relativamente insoluble en los tejidos biológicos lipofílicos, es decir, con alto contenido en grasas, de modo que no se acumula en los tejidos corporales, eliminándose del organismo con una rapidez diez veces mayor que el mercurio orgánico. Esto hace que la toxicidad de las bolitas de mercurio que quedan cuando se rompe el termómetro en casa no presenten una toxicidad elevada, muy por debajo de la toxicidad de otras especies de mercurio.

El mercurio orgánico se refiere fundamentalmente al metilmercurio (CH₃-Hg⁺), el cual sí se acumula en el tejido adiposo, así como en el hígado y en el cerebro, ya que la componente lipídica de estos órganos es significativa. El metilmercurio se acumula hasta alcanzar concentraciones tóxicas y se elimina muy lentamente del organismo. Al originar compuestos liposolubles, puede sortear fácilmente la barrera hematoencefálica que protege nuestro cerebro, pudiendo actuar como agente neurotóxico. Por tanto, el cerebro es el órgano diana para esta especie de mercurio aunque también existen evidencias de que el sistema cardiovascular e inmunológico puedan verse afectados. Se absorbe como MeHgCl (cloruro de metilmercurio) en el tracto intestinal, por inhalación en los pulmones o a través de la piel. Además puede viajar en la sangre ya que puede enlazarse a la albúmina sérica, proteína del plasma. La intoxicación provoca inicialmente ataxia, dificultades en la audición, habla y visión.

En el Medio Ambiente, el mercurio inorgánico se convierte en mercurio orgánico por acción de bacterias anaerobias situadas en los lodos del fondo de lagos, rios y charcas. Estos procesos implican numerosas reacciones químicas como las que se indican en la siguiente imagen.

Los animales acuáticos de pequeño tamaño se alimentan de estos pequeños organismos, que contienen mercurio orgánico. A su vez, estos pequeños consumidores primarios son la base de la cadena trófica ya que sirven de alimento a otros organismos superiores. Según ascendemos en la cadena trófica, la concentración de mercurio irá aumentando. Es un proceso de bioacumulación y biomagnificación. El mercurio puede llegar a concentrarse hasta en un factor de 10⁵. En el extremo superior de la cadena, la concentración de mercurio puede llegar hasta 20 μg/kg

La legislación vigila especialmente los niveles de mercurio en alimentos y Medio Ambiente. La FDA (Food and Drug Administration) establece un límete de 1 μg/kg en pescados para consumo humano. La EPA (Environmental Protection Agency) también establece 1 μg/L de mercurio como valor límite en aguas potables y la OSHA (Occupational Safety and Health Administration ), 0.1 mg/m³ para mercurio en aire. La Química ha desarrolado numerosas técnicas de análisis para poder determinar los niveles de mercurio en todo tipo de muestras. Destaca la técnica de absorción atómica de vapor frío, que aprovecha dos características fundamentales del mercurio elemental: su absorción característica a 253, 7 nm y su caracter volátil (forma vapor fácilmente). Para estudios de especiación (es decir, para diferenciar entre las diferentes especies de mercurio existentes) debemos emplear técnicas de análisis más sofisticadas como la espectrometría de masas con fuente de plasma de acoplamiento inducido (ICP-MS). También destacan las técnicas cromatográficas que permiten a los químicos separar a las distintas especies de mercurio. Son muchos los científicos que trabajan en este campo, ya sean químicos (químicos analíticos y químicos «bioinorgánicos»), bioquímicos o biólogos.

Pero, ¿por qué son tan tóxicas algunas especies de mercurio (en especial, el metilmercurio)? El mecanismo de toxicidad de las especies de mercurio en el organismo aún no se ha elucidado en su totalidad y existen numerosos grupos de investigación que tratan de averiguarlo. Se cree que pueden interaccionar con los grupos sulfhidrilo -SH de las proteínas (ya que el mercurio tiene mucha afinidad por el azufre) de modo que modifica su estructura y de este modo su función catalítica (enzimática) o reguladora. Otra hipótesis establece que el metilmercurio puede modificar la cadena respiratoria de transporte electrónico en las neuronas (proceso bioquímico por el cual las células obtienen energía para sus funciones vitales) y generar especies reactivas de oxígeno (ROS), que causan daño oxidativo y envejecimiento celular. Sea cual sea la hipótesis correcta, es más que justificado el respeto con el que debemos acercarnos a estos compuestos de mercurio. Los efectos de las especies de mercurio no son, para nada, un cuento de niños.

Luis Moreno Martínez

Esta entrada participa en la XIV Edición del Carnaval de la Química, que en esta ocasión es acogida por el blog Educación Química de Bernardo Herradón.

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