La química de los teléfonos inteligentes

Saludos amigos de Hive. Es impensable en la actualidad pasar un día entero sin mirar la pantalla de nuestro teléfono celular, y es que gracias a que “se volvió inteligente” hoy tenemos en la palma de la mano más poder computacional del que utilizo la NASA para poner un hombre en la luna, gracias a que “es inteligente” podemos navegar en internet a gran velocidad, disfrutar de música y videos con gran calidad, y comunicarnos con nuestros familiares y amigos mediante aplicaciones que dejaron casi obsoletos los mensajes de texto. Bueno, esto no sería posible sin la química, y cada vez que utilizamos nuestro teléfono inteligente una gran cantidad de elementos químicos entran en acción.

Una gran cantidad de elementos químicos hacen posible el funcionamiento del teléfono inteligente. Fuente: Imagen editada por @emiliomoron, original de pixabay.com.

¿Dónde está la química en el teléfono?

Seguro que con su teléfono en la mano, mientras leen este post, ya están pensando en las sustancias que pueden formar parte de algunos componentes del teléfono, como plástico, metal y vidrio. Pero no vamos a ser tan genéricos en este post, vamos a profundizar más que eso, y verán que la cosa se pone interesante. Si bien la composición real de algunos componentes en específico se desconoce, ya que pueden estar guardadas bajo el oscuro manto de las patentes, podemos encontrar mucha información sobre los elementos al analizar la información disponible sobre los usos que tienen.

Tan solo echemos un vistazo a la tabla periódica de los elementos, podremos notar que en nuestro dispositivo móvil estan presentes muchos de los elementos químicos estables (no radiactivos) de la tierra, podemos encontrar aproximadamente entre 60 y 70 elementos de los 83 estables de la tabla[1]. También podemos notar que hay una gran cantidad de los elementos del grupo de los lantánidos, las dos filas que encontramos flotando en la parte inferior de la tabla periodica.

Tan solo un iphone contiene ocho metales de las tierras raras[2], estos son: lantano, cerio, praseodimio, neodimio, europio, gadolino, terbio, disprosio. Gracias a estos metales se obtienen esos hermosos colores azul, rojo y verde en la pantalla, y también se utilizan en los altavoces y otros circuitos. Y por si no lo sabían, el teléfono es capaz de vibrar gracias al neodimio y al disprosio[3]. Estos elementos no solo son importantes para el teléfono inteligente, sino para nuestra tecnología actual, muchos de los aparatos modernos como televisores, cámaras y laptops utilizan componentes que contienen a este grupo de elementos. Aunque estos han permitido el desarrollo de estos dispositivos, también son su lado débil, estos elementos son difíciles de extraer, lo que representa un impacto para el ambiente.

Pero hablemos en específico de algunos componentes que han hecho inteligentes a nuestros teléfonos.

La pantalla táctil

Sin duda que uno de los componentes que más destaca de los teléfonos inteligentes es la pantalla, básicamente ocupa toda el área frontal del teléfono y nos permite acceder a todas las funciones, por eso respiramos profundamente cuando se nos cae el teléfono! Por suerte son muy resistentes y sobreviven a la mayoría de las caídas, esto es gracias a que son materiales vitroceramicos, se fabrican principalmente con vidrio de aluminosilicato, una mezcla de óxido de aluminio y dióxido de silicio, que luego se coloca en un baño caliente de nitrato de potasio (KNO₂)[4]. Por otro lado, podemos encontrar algunos de los 17 elementos que conforman las tierras raras, estos se utilizan para generar los colores de la pantalla y que esta se ilumine adecuadamente[5].

Algunos de los elementos que podemos encontar formando parte de la pantalla del teléfono celular. Autor: @emiliomoron.

Pero como todos sabemos, la pantalla es más que una pieza de vidrio, esta responde cunado se toca, esto es lo excepcional. Los teléfonos inteligentes utilizan una categoría de pantalla denominadas pantallas táctiles capacitivas, de naturaleza eléctrica[6], a pesar que el vidrio del teléfono contiene iones este material no conduce electricidad, por lo que se recubre de una fina capa transparente y conductora de óxido de indio-estaño se deposita sobre el vidrio formando líneas entrecruzadas formando una rejilla, la pantalla funciona como un capacitor, almacenando una pequeña carga eléctrica, al tocarla la pantalla parte de esta carga se trasfiere al dedo, y el procesador del teléfono detecta la caída de voltaje y la posición de la misma, y un programa se encarga de ejecutar la acción, lo que permite que funcione como una pantalla táctil.

Esquema de funcionamiento de una pantalla táctil. Autor: @emiliomoron.

La batería

Actualmente la mayoría de los teléfonos utilizan baterías de iones de litio. En un post anterior describí la composición de esta batería, básicamente esta tecnología utiliza óxido de litio- cobalto como electrodo positivo de la batería, aunque también hay versiones en las que se ha sustituido el cobalto por otro metal de transición, y el electrodo negativo de la batería está constituido de carbono en forma de grafito[7]. Durante la carga, el litio se ioniza y se moviliza hacia el electrodo de grafito, y durante la descarga vuelven al electrodo positivo. Y todos los elementos de la batería se alojan en una carcasa de aluminio.

Algunos de los elementos que forman parte de la batería. Autor: @emiliomoron.

La electrónica

Los componentes electrónicos que utiliza un teléfono inteligente no son muy diferentes a los que utiliza otro artículo electrónico moderno. Esencialmente, el procesador del teléfono esta hecho de silicio, pero este no conduce la electricidad por sí mismo, por eso es dopado con una variedad de elementos diferentes, que pueden incluir fósforo, antimonio, arsénico, boro, indio o galio[4]. Por otro lado, los componentes microeléctricos y el cableado del teléfono están compuestos principalmente de cobre, oro y plata. Y también podemos encontrar tántalo, que es el principal componente de los microcondensadores.

Algunos de los elementos encontrados en los componentes de la electrónica. Fuente: imagen editada por @emiliomoron, original de pxhere.com.

Tanto el micrófono como el altavoz del teléfono contienen imanes, que suelen ser aleaciones de neodimio, gadolinio y praseodimio. Otros imanes son utilizados en la unidad de vibración del teléfono, estas se encuentran constituidos por aleaciones de neodimio, terbio y disprosio.

Y también podemos encontrar elementos como estaño, cobre y plata formando las soldaduras que unen los componentes eléctricos.

La carcasa

La composición de la carcasa dependerá principalmente si esta es de metal o plástico, aunque podemos encontrar una mezcla de ambos. Las carcasas de metal suelen estar hechas de aleaciones de magnesio, mientras que las de plástico pues, son polímeros de carbono. Algunas carcasas pueden contener compuestos retardantes de llama, los más utilizados han sido los compuestos bromados, aunque se están haciendo esfuerzos por reducir al mínimo el uso de bromo en estas aplicaciones.

Algunos de los elementos encontrados en la carcasa. Autor: @emiliomoron.

Conclusión y aporte

Existen muchos elementos químicos formando parte de nuestro teléfono inteligente, en estado puro o formando compuestos, y que gracias a estos la tecnología celular ha podido avanzar hasta este punto, y quien sabe hasta donde pueda llegar.

Aunque existen muchos detalles e información adicional sobre el funcionamiento de los teléfonos inteligentes, en el presente post quise resaltar de qué manera se hace presente la química en estos dispositivos de uso cotidiano, algo que nos puede ayudar como herramienta didáctica para educar a nuestros hijos y estudiantes sobre la composición química de los elementos a nuestro alrededor, ya que por lo general, cuando abordamos el tema de la tabla periódica de los elementos en química básica no asociamos la importancia de los elementos químicos para nuestra vida cotidiana.

Bueno amigos, espero les haya gustado el post y que la información les ayude a conocer un poco más de la química que hace posible nuestro teléfono inteligente. !Hasta la próxima!

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Referencias

1. Heraldo. Con la tabla periodica en el bolsillo.
2. Cool Infographics. The periodic table of iPhones.
3. Minería Sostenible de Galicia. Tu smartphone viene de una mina.
4. CompoundChem.com. The chemical elements of a smartphone.
5. Garcia, R. (2020). Porque debes reciclar tu móvil y que metales hay en su interior, disponible en adslzone.com
6. INFAIMON. Pantalla capacitiva: pantallas para el siglo XXI
7. Morón, E. Baterías de ion-litio.

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