Burlando las plumas detectoras de billetes falsos con una química inteligente [Video]
Sumergiéndonos en la química de los bolígrafos de detección de billetes falsos, este video cubre varios intentos experimentales de modificar su reacción con almidón. También se discute el contexto más amplio de la detección de dinero falso, destacando las complejidades involucradas.
Los bolígrafos detectores de billetes falsos utilizan una reacción de almidón-yodo para identificar billetes falsos. ¿Pero podrías engañarlos con química? En el episodio de hoy, nos sumergimos en la química del yodo, su color y sus reacciones de temporización, mientras ganamos un poco de dinero extra al mismo tiempo.
Transcripción del video:
Supongamos que queremos engañar a estos bolígrafos de detección de billetes falsos por motivos científicos, ¿cómo podríamos hacer que esta reacción no ocurra en papel normal?
Amigos, mi historial de búsqueda es un desastre.
(música tranquila y elegante)
Les digo, alguien va a ver mi historial de compras en línea y va a decir: está imprimiendo billetes y, técnicamente, lo hice.
Hacer dinero falsificado es malo, está mal, es ilegal y es difícil de hacer, y si estás buscando un video instructivo, este no lo es.
¿Funciona, ACS Legal?
¿Podemos hacer el video ahora?
Estos bolígrafos están llenos de una solución de yodo, generalmente algo como yoduro de potasio para ayudar a que el yodo no polar se disuelva en agua. Si los deslizas sobre una hoja de papel normal que contiene almidón, deja una marca oscura, y eso es todo.
Estos bolígrafos son solo una reacción simple entre el yodo y el almidón.
Ahora bien, la mayoría de los papeles normales, como el papel de impresora, contienen almidón.
Si recuerdas nuestro episodio sobre el pan suave, algunos de los almidones se agrupan en largas cadenas de moléculas de glucosa llamadas amilosa, que pueden plegarse en hélices.
Dentro del bolígrafo, los iones de yodo y yoduro se unen para formar un complejo de triyoduro.
Ya sé, lo sé, vamos al pizarrón.
De acuerdo, lo entiendo.
Así que el yodo es el elemento, el yoduro es el ion, y el complejo de triyoduro es tres de ellos juntos.
¿Lo tienes?
Genial.
Creo que lo entendí.
Equilibrio.
Esto es importante porque cuando pasas el bolígrafo sobre el papel, estos complejos de triyoduro se deslizan dentro de las hélices de amilosa y causan un color púrpura oscuro o marrón.
Por eso puedes obtener la misma reacción en alimentos con almidón, como una patata frita.
Así que yodo más almidón igual a una marca marrón en papel normal, pero el papel de los billetes no es papel normal.
De hecho, es una mezcla de fibras de tejido y no contiene almidón.
Entonces, cuando pasas el bolígrafo sobre un billete real, no hay cambio de color porque no hay almidón.
El cambio de color del yodo depende de lo que esté disuelto en.
Como sólido, el yodo es medio grisáceo con un vapor violeta.
Si agregas un poco de solución de yodo al aceite, puedes ver ese color violeta realmente bonito.
Existe un mundo en el que eso es morado.
El color que vemos, por supuesto, es la luz reflejada por las moléculas.
Algo de luz se absorbe, moviendo los electrones en sus orbitales moleculares, y algo de luz rebota, y lo que vemos es la luz que rebota.
Así que si las longitudes de onda de la luz absorbida cambian,
el color que vemos también puede cambiar.
Y el color del yodo cambia según su solvente.
Por ejemplo, cuando se agrega al agua, las soluciones de yodo pasan de ese color púrpura a un color marrón amarillento.
Esto se debe en parte a la interacción de electrones entre el yodo y las moléculas de agua.
Pueden formarse complejos donantes aceptores débilmente unidos entre el yodo y el agua, y esto cambia cómo responden los electrones a la luz entrante, cambiando las longitudes de onda de la luz que se absorbe, cambiando el color que vemos.
Ahora bien, cuando la solución de yodo en los bolígrafos reacciona con las moléculas de almidón en el papel, se obtiene este color marrón púrpura.
Y recuerda cómo dije que eso se debía probablemente a que los complejos de triyoduro se deslizan en las hélices de almidón.
En realidad, hay un poco más que eso sucediendo aquí, y la investigación sobre los detalles aún está en curso, porque es realmente interesante.
Entonces, los bolígrafos contienen una solución de ioduro-yodo muy diluida, que prácticamente no tiene color.
Ahora bien, hay moléculas de I2 flotando, complejos de triyoduro e yoduro de potasio.
Y si algo, todo esto es apenas un poco amarillo pálido.
Pero cuando las moléculas de triyoduro se deslizan dentro de las hélices de amilosa en el almidón, las moléculas de I2 las acompañan.
Los electrones que absorben la luz entrante ahora pueden moverse fácilmente hacia adelante y hacia atrás entre las moléculas de I2 y I3, porque están una al lado de la otra, cambiando no solo el color del yodo, sino también la intensidad.
Así que ahora podemos obtener estos azules brillantes y marrones oscuros que vemos cuando mezclamos almidón y yodo.
Se han propuesto diversas longitudes de cadenas de poliyoduro dentro de las hélices de amilosa, desde tres o cuatro, como acabamos de mencionar, hasta incluso 160.
Entonces, mucha variabilidad.
Un equipo de 2022 investigó y sugirió que las cadenas cortas podrían ingresar a la hélice y luego reorganizarse, causando cadenas más largas, y también posiblemente causando cambios en la estructura de la propia hélice.
La interacción también cambia según la longitud y la estructura de las hélices de amilosa, la cantidad de agua que hay alrededor, cómo se purificó el almidón en sí mismo.
Hay muchas cosas aquí que podrían afectar exactamente qué color ocurre cuando pasas esa pluma sobre el papel.
En fin, todo esto es genial, pero ¿qué pasa si realmente queremos evitar que ocurra esta interacción?
No podemos sacar el yodo de las plumas, así que en su lugar, veamos si podemos intentar sacar el almidón del papel.
En primer lugar, el almidón es un polímero de moléculas de azúcar, así que podríamos intentar calentarlo para descomponerlo.
El almidón se descompone a partir de unos 280 grados Celsius, que son aproximadamente 536 grados Fahrenheit.
Pero mi horno solo llega a 500, y la temperatura de ignición del papel es de alrededor de 233 grados Celsius o 451 grados Fahrenheit, así que voy a intentar configurar mi horno a 425 y ver si podemos descomponerlo un poco, pero sin que se prenda fuego.
(la sartén golpea)
No intenten esto en casa.
También tengo a un profesional en incendios en caso de que sea necesario.
(ruido de contenedor)
(incorrecta alarma de error)
Pero aquí está la razón por la cual la bioquímica es mi favorita.
Enzimas catalizan reacciones al disminuir su energía de activación, y hay una enzima que cataliza la descomposición del almidón.
Amilasa.
La amilasa hace que esa reacción que ocurre a 233 grados Celsius ocurra aproximadamente a 65 a 75 grados Celsius, lo cual es mucho más razonable.
Ahora, tu saliva contiene en realidad mucha amilasa para descomponer los almidones en los alimentos.
Así que lo que voy a hacer es tomar este trozo de papel y lamerlo, no, no lo voy a hacer.
No voy a hacer eso.
En su lugar, voy a tomar esta amilasa que compré en internet y agregar 1/2 cucharadita por galón de agua y cocer nuestro papel en ella a unos 70 grados Celsius o 158 grados Fahrenheit.
La amilasa descompone las cadenas de almidón en azúcares más pequeños como maltosa y glucosa.
Hay burbujas formándose en la parte superior, y en realidad me pregunto si esas burbujas son como, pequeñas, azucaradas, quiero decir, seguro que es porque el agua se está calentando, pero tal vez estemos descomponiendo algo de almidón en azúcares allí.
Eh, no.
Tal vez funcionó un poco.
No.
(incorrecta alarma de error)
Ahora, la levadura también crea y utiliza amilasa, así que si te gustaría hacer esto de una manera mucho más maloliente, también podrías intentarlo.
(incorrecta alarma de error)
Como alternativa, podríamos intentar bloquear que el yodo interactúe con el almidón en lugar de descomponerlo.
Ahora, podríamos intentar hacer esto físicamente
con algo hidrofóbico, como el spray para el cabello.
(el spray para el cabello sopla)
Oh-ho-ho-ho, eso no funcionó en absoluto.
Casi hizo que la reacción fuera más rápida.
El spray para el cabello no.
(incorrecta alarma de error)
O podrías intentar con vitamina C.
La vitamina C, también conocida como ácido ascórbico, reduce el yodo en iones de yoduro, que básicamente son incoloros en solución.
Entonces obtenemos I2, 2I menos.
Estos hidrógenos saltan por aquí.
Reducción, química.
Así que podemos rociar nuestro billete con un poco de vitamina C disuelta en agua, dejar que se seque y luego probar la pluma.
¡Woo!
La vitamina C funcionó.
(correcta alarma de éxito)
Ahora no pueden atraparme, Casa de Moneda del Gobierno.
Así funciona la reacción de reloj de yodo clásico, y en realidad nunca he hecho este experimento antes, y se ve genial, así que lo vamos a hacer.
No se me ocurrió esta versión de la reacción de reloj de yodo, estoy siguiendo la versión de Nile Red, porque no lo he hecho antes y pensé que esta se veía bien.
Así que gracias, Nigel.
Crédito donde crédito corresponde.
En un vaso, tenemos agua, yodo y vitamina C.
Es incoloro porque esa vitamina C significa que tenemos iones de yoduro.
En el otro vaso tenemos agua, peróxido de hidrógeno y nuestro viejo amigo, el almidón.
Si mezclamos los dos líquidos incoloros, inicialmente siguen siendo incoloros, pero luego bam.
Creo que mi concentración de yodo es un poco baja.
(tono brillante suena)
(música sutil brillante)
Ah, el otro, el que está fuera de cámara, acaba de cambiar.
Hay esperanza, hay esperanza, hay esperanza.
(la instructora se ríe)
Bam, se convierten en un líquido oscuro.
Esto se debe a que aquí están sucediendo múltiples reacciones.
El peróxido de hidrógeno convierte los iones de yoduro nuevamente en I2 o yodo, pero mientras haya vitamina C presente, el yodo sigue siendo reducido a yoduro.
But eventually, the vitamin C runs out, the I2 forms up, comes together with some other I-minus ions to form those triiodide complexes we talked about before.
Those hang out with starch, and bam, color.
So freaking cool.
What was this video about again?
Right, counterfeit money.
Because none of this happens in real currency paper, because there’s no starch in it.
US currency paper is made by Crane & Co.
They were handpicked, no lie, by Paul Revere, to make the first US currency,
and they’ve just stuck ever since.
The paper also has red and blue colored filaments running through it, making it hard to duplicate, and Crane & Co won’t sell it to you.
But this stuff is some paper that I bought off of Amazon, so you can buy a paper that might already fool a tired, underpaid cashier just trying to finish their shift and check your bill.
Right, it’s definitely a different color from the printer paper.
So there’s printer paper and then Amazon paper.
There’s the real bill, and I don’t think it’s fooling anybody.
I bet they spray it with a little starch for this purpose.
And most real counterfeiters aren’t buying stuff like this.
They’re bleaching small denomination bills to get the right paper, and then printing larger denominations on it.
So these pens are one of the weakest methods of counterfeit detection for a number of reasons.
So was all of this for naught?
I mean, no, the chemistry was worth it.
You learned something, didn’t you?
I did.
I actually haven’t tried this pen on this paper yet.
Also, fun fact, this paper has red and blue filaments running through it.
Like, you can just buy with red and blue fibers in it.
What are they doing?
