Funcionamiento de las lámparas halógenas
Escrito por Quimitube el 1 julio
Seguramente sabéis que el precio de una bombilla halógena es mucho más elevado que el precio de una bombilla tradicional, es decir, una bombilla incandescente. El motivo es que duran más y que, además, la luz que emiten es más azulada; ambas cosas, su mayor duración y el distinto color de la luz emitida, se deben a un mismo proceso químico, la formación de halogenuros de wolframio. Así, hablaremos primero el principio en el que se basan las bombillas incandescentes para poder entender después el funcionamiento de las lámparas halógenas.
Bombilla halógena
Las lámparas de incandescencia o bombillas incandescentes están formadas por un recipiente de vidrio cuya atmósfera contiene un gas inerte, como por ejemplo el argón (Ar) o el criptón (Kr), mientras que el hilo fino que se halla enrollado en mitad del recipiente de vidrio es un filamento de wolframio (W). Cuando nosotros conectamos la bombilla incandescente a la corriente eléctrica, el filamento de wolframio se calienta (esto recibe el nombre de «efecto Joule«), alcanzando temperaturas elevadísimas (¡llega a los 2000ºC! ¡Qué calor!). Este calentamiento provoca la emisión de luz visible de un color blanco-amarillento. Es decir, el calentamiento produce la emisión de fotones cuya longitud de onda se halla aproximadamente en torno a 600 nm, por lo que se trata de fotones poco energéticos (recuerda que el espectro visible va de 380 nm (violeta) a 780 nm (rojo), y que la longitud de onda y la energía son inversamente proporcionales, a menor longitud de onda, mayor energía).
Así, si deseamos que la luz que emita la bombilla no sea amarillenta, debemos lograr que los fotones emitidos sean de una longitud de onda menor a 600 nm, es decir, desplazar esta longitud de onda hacia la zona del azul-violeta, por lo que se tratará de fotones más energéticos. Si son fotones más energéticos implica que necesitaremos una temperatura superior a los 2000ºC… ¿Y qué pasa cuando llegamos a cifras semejantes en el termómetro? Bueno, pues en ese caso se puede producir la sublimación del wolframio, con lo que poco a poco, el filamento de la bombilla va disminuyendo su espesor y puede llegar a fragmentarse (deja de haber contacto y decimos, entonces, que la bombilla se ha fundido).
Es por eso que, para lograr lámparas que emitiesen luz más blanca que las de las bombillas incandescentes, se ideó una nueva tecnología, que son las llamadas bombillas halógenas (los halógenos son los elementos del grupo 17 de la tabla periódica, entre ellos: flúor, cloro, bromo y yodo). Lo que logra la presencia de un halógeno dentro de la atmósfera de la bombilla es que el filamento de wolframio pueda alcanzar una temperatura mayor a 2000ºC sin llegar a sublimar y, por tanto, pueda emitir fotones de menor longitud de onda (más azulados).
Esencialmente, una lámpara halógena consiste en una bombilla análoga a la incandescente, en la que se ha introducido, junto con el gas noble, un halógeno en estado gaseoso. La presencia del halógeno (que llamaremos, de forma genérica, X), permite establecer un equilibrio tal que:
X2 + W <–> WX2;
El compuesto WX2 recibe el nombre de «halogenuro de wolframio» (por ejemplo, cloruro de wolframio).
Este equilibrio (hacia la derecha, tal y como está escrito) tiene una variación de entalpía menor que cero, es decir, es exotérmico, por lo que, según el principio de Le Chatelier, un aumento de temperatura lo desplaza hacia la izquierda. De esta forma, logramos regenerar el wolframio y el filamento permanece inalterable, a diferencia de lo que ocurría en la bombilla incandescente, en la que sublimaba hasta que se fundía.
Por otro lado, si parte del wolframio sublima y pasa a estado gaseoso, al ponerse en contacto con las paredes de cristal de la bombilla, se combina con el halógeno en estado gaseoso, formando el halogenuro correspondiente. El aumento de temperatura, como hemos dicho, desplaza la reacción a la izquierda, y se repara parte del filamento. Así, cada vez que se produce un «desperfecto» en el filamento es reparado por el equilibrio anterior, es un ciclo que hace que las bombillas halógenas den una luz más blanca y también tarden más en fundirse que las tradicionales.