Una química de cine

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Viendo La invención de Hugo, película con 11 nominaciones basada en la novela de Brian Selznick, me ocurrió lo que describe Luis Moreno magistralmente en su blog: ver el mundo a través de la Química. Escuchando acerca de las películas de celuloide de Georges Méliès, considerado el autor de los efectos especiales en el cine. Méliès era un mago ilusionista que se sintió cautivado por el invento del cinematógrafo y comenzó unos estudios donde llevó a cabo grabaciones muy originales y artísticas. Con el tiempo, muchas de sus obras que se daban por perdidas pudieron ser recuperadas.

Recomiendo ver el vídeo de la entrada de XdCiencia, sobre los avances en fotografía, porque con motivo de la fotografía se llegó a la idea del cine. Aprovechando que nuestro cerebro no percibe las imágenes en rápida sucesión como  fotografías individuales sino como un continuo, se enfoca un haz de luz sobre los fotogramas, y así se consigue ‘crear’ la ilusión de movimiento. Los conocidos hermanos Lumière eran hijos de un fotógrafo y se inspiraron en el aparato kinetoscopio del laboratorio de Edison. No fueron los primeros en "grabar" una película, aunque sí lo fueron en proyectar públicamente unos pequeños documentales previo cobro de la entrada. De aquí viene la famosa historia de que los asistentes se asustaron porque creyeron realmente que morirían aplastados por el tren de la pantalla.

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Las primeras películas eran de rollos de papel. Pero este material no conseguía transmitir la sensación de movimiento, salvo mediante saltos. Además, todos tenemos la experiencia de que el papel se rompe con facilidad. Era necesario innovar el soporte cinematográfico, por lo que ya en el siglo XIX, se empieza a usar el celuloide, que en realidad es el nombre comercial del nitrato de celulosa acondicionado para fotografía o cine. Tiene como especificaciones la flexibilidad y la resistencia a la humedad con el grave inconveniente de ser extremadamente inflamable. Esto aumentaba el riesgo de incendios en la salas habilitadas para almacenamiento o proyección de películas (ver el final de este vídeo).

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El celuloide se trata de un polímero que sido empleado para explosivos, como propelente de cohetes, para la emulsión de la placa fotográfica o para pinturas; y que se obtiene del algodón y de los ácidos sulfúrico y nítrico. Se empleó en el cine hasta 1940, siendo sustituido a partir de entonces por otros polímeros: el triacetato de celulosa y, más actualmente, el poliéster que es más barato. Aunque ya se haya producido el salto del cine analógico al digital (ahora no “hacen falta” magos sino buenos efectos especiales digitales) ya nada cambiará que popularmente se conozca al cine como el celuloide.

Otro inconveniente del nitrato de celulosa es que es inestable químicamente; por lo que se hace necesario traspasar todo el material fílmico a otro soporte (triacetato de celulosa) para evitar perder el contenido. La inestabilidad del nitrato de celulosa puede atribuirse principalmente a la sensibilidad térmica. Un examen rápido de las energías de enlace (N--O 163 kJ/mol; C--C 347 kJ/mol; C--H 414 kJ/mol) revela que la rotura de los enlaces oxígeno-nitrógeno es muy posible, y llevaría a la formación de productos de descomposición del óxido de nitrógeno. Si estas impurezas de degradación primaria no se eliminan, podrían inducir reacciones secundarias como la oxidación, nitración, nitrosación, hidrólisis de los grupos ésteres y escisión hidrolítica de la cadena de celulosa. La degradación sería entonces autocatalítica.

La degradación de nitrato de celulosa en el soporte de las películas cinematográficas en situaciones de archivo parece asociada con la des-nitración para formar varios óxidos de nitrógeno que reaccionan con la humedad del ambiente formando ácidos nitroso y nítrico, o bien peróxidos (que a su vez formarían radicales libres dando una reacción en cadena). Los ácidos oxidarán los grupos funcionales (con formación de carbonilo), y provocarán la escisión de cadena y desintegración de anillo. Si además hay presente hierro, este funcionaría como catalizador de las reacciones de degradación.

El soporte cinematográfico también contiene plastificante, aproximadamente en un 10-20% en peso. Su pérdida vía migración o volatilización podría dejar zonas en el celuloide más susceptibles al ataque del agua o del oxígeno. El plastificante que se usaba inicialmente como sustrato de películas cinematográficas era el alcanfor (1,7,7-trimetilbiciclo[2.2.1]heptan-2-ona), y posteriormente incluían ésteres de ftalato y fosfato. El ftalato de etilo y sus homólogos superiores son susceptibles de ruptura oxidativa, y los ésteres de fosfato a hidrólisis ácida.

Referencias

Wikipedia (general)

Edge, M., Allen, N., Hayes, M., Riley, P., Horie, C., & Luc-Gardette, J. (1990). Mechanisms of deterioration in cellulose nitrate base archival cinematograph film European Polymer Journal, 26 (6), 623-630 DOI: 10.1016/0014-3057(90)90218-S

 

Esta entrada participa en la XXI Edición del Carnaval de la Química que en esta ocasión se aloja en el blog:  Pero eso es otra historia y debe ser contada en otra ocasión, y también en la III Edición del carnaval de Humanidades que se encuentra en El cuaderno de Calpurnia Tate y  en el  X Carnaval de la Tecnología que hospeda en el blog la Caja de Ciencia de @lualnu10