• Prof. Cerebrón

La ciencia de los colores

Los colores maquillan y matizan lo que observamos. Los colores forman parte de la vida, del arte, de la supervivencia y la forma en la que nos hacen sentir y percibir al mundo. La vida es a colores por lo tanto querer saber que son ha sido una de las preguntas fundamentales del ser humano. Realmente estos diferentes matices son una ilusión óptica, realmente los colores no existen si no los percibimos, no son como la gravedad o el electromagnetismo. De hecho los colores son creados en nuestros cerebros. Si no me creen entonces traten de contestar la pregunta ¿estás completamente seguro que el rojo que yo veo es el mismo rojo que tú ves? O ¿cómo describe un ciego los colores si nunca los ha visto? Todo es cuestión de percepción el color es una ilusión que ocurre dentro de nuestro cerebro. Para explicar esto, primero tenemos que abordar la teoría del color y a partir de ahí exponer otras cosas, y es que gracias a querer conocer qué son los colores y qué es la luz se pudo hacer un modelo atómico, teorías de enlaces moleculares y poder explicar incluso a la gravedad y al electromagnetismo.



Teoría del color


Newton propuso que pelotitas rojas, naranjas, amarillas, verdes, azules, índigos y violetas viajaban todas juntas de tal forma que al llegar a cierto objeto rebotaban y llegaban a nuestros ojos, las demás eran absorbidas. Es decir, un objeto amarillo rebotaba pelotitas amarillas y las demás eran absorbidas. Los demás colores, no mencionados, eran la combinación de ciertas pelotitas, la combinación de todas era la luz blanca y la ausencia de ellas era la oscuridad. Esto lo comprobó con el famoso experimento del prisma en donde se descompone la luz blanca en el arcoíris. Esta teoría corpuscular dio pie a la teoría de Goethe del color en la cual complementó los colores agregando al magenta. Este es un color especial y volveré a él en un momento. Posteriormente, Ostwald propuso que los colores eran el amarillo, el verde, el rojo y el azul y que los demás colores resultaban de la combinación de estos principales. Actualmente existen diferentes modelos de combinación de colores, está el RGB, CMYK, YIQ, HSV y RYB. Estos modelos toman ciertos colores principales para que sus combinaciones den como resultado los demás colores. Sin embargo esto se ha hecho no porque los colores dependan unos de otros sino que ha funcionado bien para sistemas vectoriales digitales como computadoras, celulares, cámaras digitales, etc. Solo son modelos de uso de colores más no son la naturaleza del color per se


Con el descubrimiento del espectro electromagnético, el cual está dividido en diferentes dominios, a la luz se le dio la cualidad de ser una onda y no pelotitas como afirmaba Newton. Los dominios del espectro dependen de la longitud de onda que tenga la luz. En orden decreciente de longitud de onda sería: ondas de radio, microondas, infrarrojo, visible, UV, Rayos X y rayos gamma. Nosotros solo podemos ver esa sección de luz visible que va de los 400 a los 700 nm de longitud de onda, del rojo al violeta, respectivamente. Básicamente somos ciegos a la mayor parte del espectro. Sin embargo, Newton parcialmente tenía razón en la naturaleza de la luz, también puede comportarse como una partícula y cada color es autónomo.  La naturaleza de la luz fue la que definió de una vez por todas qué es el color y de qué está hecho. La teoría cuántica de Planck explica que la luz puede viajar en paquetitos de energía llamados fotones, estos “cuantos” -como se les llamó-, mostrarían un color diferente dependiendo la energía o la longitud de onda que tengan. Esta teoría cuántica junto con el modelo atómico de Bohr explica cómo es que vemos colores.


Consideremos que la luz blanca es la combinación de todas las distintas longitudes de ondas que componen los colores. Al llegar todas a los átomos que componen los objetos, algunas pasarán de largo, otras rebotarán y otras serán absorbidas por los electrones. Esto último, excita a los electrones y harán que salten de un orbital a otro. Posteriormente al volver a su orbital de origen deben de liberar la energía y la liberan con cierta longitud de onda la cual puede llegar a nuestros ojos. Estos saltos de electrones pueden ocurrir en un enlace o en un átomo. Es decir, los fotones de baja energía liberados por un enlace o un átomo serán rojos, y los de alta energía serán violetas. Los objetos blancos por ejemplo serán de electrones que requieren de toda la energía del espectro de luz visible para poder saltar y así liberar esa cantidad de energía.


Colores y la química


Muchos compuestos coloridos son orgánicos, casi todos los colores que percibimos son por causa de estos compuestos. Por ejemplo, el azul de los pantalones de mezclilla se debe a moléculas que tienen dobles enlaces en el centro de la molécula. Enlaces con nitrógeno como en el colorante alimenticio amarillento llamado tartracina, dan los colores de caramelos, refrescos, mostaza, palomitas de maíz, bebidas alcohólicas, etc. Los colores de las hojas de los árboles, los colores del vino, del té, el café y muchos alimentos también.


Pero los compuestos inorgánicos también suelen ser coloridos, especialmente aquellos que contienen iones de metales de transición, es decir los que están en medio de la tabla periódica. Los compuestos inorgánicos forman cristales que difractan los fotones emitidos. Los que tienen metales de transición son coloridos debido a que sus orbitales d influyen energéticamente en los saltos de electrones. El color dependerá del estado de oxidación de dichos metales. Muchos pigmentos inorgánicos están conformados por óxidos de hierro que dan el color ocre, sales de azufre como el sulfato de cobre que es azul, sulfuros de galio que son blancos y nitratos de níquel que son verdes. Se pueden lograr otras tonalidades combinándolos con otros óxidos, por ejemplo óxido de hierro con óxido de magnesio da como resultado el color chocolate. Los pigmentos usados en la pintura al óleo tienen muchos de estos metales, especialmente titanio, cromo, cobalto, cobre, hierro, níquel, zinc, magnesio, plomo, manganeso, etc. Por lo cual también suelen ser tóxicos debido a que los metales pesados una vez que entran al cuerpo ya no salen y pueden causar enfermedades. Las piedras preciosas como la amatista, el jade, la esmeralda, el zafiro, etc, están hechas por sales inorgánicas como silicatos de hierro, aluminio silicatos de berilio, óxidos de aluminio o silicio dopados con cromo, cobalto, hierro o níquel.


En las pruebas de flama llevadas en un laboratorio para determinar la presencia de iones de un metal en particular se pueden ver diferentes colores: las rojas suelen ser de iones de litio, estroncio o calcio; las verdes de cobre, bario o boro; amarillentas de hierro y sodio; moradas de potasio, rubidio, cesio; azules de selenio, arsénico, indio y plomo.


El color que no existe y el daltonismo


¿Dónde está el rosa en el arcoíris? Es el único color que no está en el espectro de luz visible, no tiene una longitud de onda específica pero aun así lo vemos. La razón es que no existe el color rosa o magenta sino que es realmente una combinación del rojo y el violeta, los dos extremos del arcoíris. Nosotros vemos los colores porque al fondo de nuestros ojos se encuentra la retina que es sensible a la luz. Ahí hay millones de células llamadas bastones y conos. Los primeros son los que se encargan de detectar la intensidad de la luz y los segundos son los encargados de captar el color, tenemos aproximadamente 7 millones de conos que detectan el rojo, el verde y el azul. Los demás colores derivan de las longitudes de onda que son sensibles y básicamente nuestros ojos hacen las combinaciones necesarias.


Por ejemplo, el amarillo tiene su propia longitud de onda, pero nuestros ojos no lo detectan tal cual sino que el amarillo activa tanto los conos rojos y verdes de tal forma que se haga una combinación. De la misma forma los conos verdes y azules hacen el cian. Y los conos rojos y azules forman el magenta. De hecho hay colores que activan los tres conos al mismo tiempo pero en diferentes intensidades. Por ejemplo el blanco es cuando todos se activan completamente, el gris es que todos se activan pero parcialmente, el rosa activa los rojos y los azules pero parcialmente el verde y el café activa a los rojos pero a los azules y verdes parcialmente. De hecho el gris y el café tampoco existen en el arcoíris. Si los conos se activan totalmente o parcialmente se debe a que las longitudes de onda ya vienen combinadas, las interferencias constructivas y destructivas forman otras ondas. Por lo tanto esas nuevas ondas llegan a nuestro cerebro y este lo ve como un solo color. En otras palabras, el rosa es inventado por nuestro cerebro. Podríamos llamarlo el anti-verde, porque el rosa es lo que queda de la luz blanca cuando le quitas el verde que está justo en medio del espectro, es decir, así como el negro es la ausencia de luz, el magenta es la ausencia de verde.



Hay veces que los conos de la retina no funcionan del todo bien y al detectar ciertas longitudes de onda mandan las señales de forma diferente. A esto se le llama daltonismo. En honor al químico John Dalton que descubrió que tenía esa deficiencia de visión al confundir frascos de colores entre sí. El daltonismo es más que confundir el rojo del verde o simplemente nos verlos, de hecho hay tres diferentes tipos de daltonismo: deuteranopia, protanopia y tritanopia.  En los dos primeros predominan los amarillos, azules y cafés, en el tercero el cian, el azul y el magenta. Los insectos tienen otro tipo de percepción de color, ellos pueden ver la luz ultravioleta y pueden ver tonalidades únicas de las flores. Por eso las flores son tan coloridas y bonitas. Han evolucionado para que los insectos puedan ver la luz ultravioleta que reflejan y así poder reproducirse mejor reproducirse mejor. Saber cómo es la manera en la que ve un animal es posible estudiando la retina, los conos y los bastones de sus ojos.


Por otro lado, descubrir el daltonismo fue complicado, Dalton pudo autodiagnosticarse debido a su capacidad de observación sin embargo antes de él hubo mucha gente que no sabía que lo tenía y nunca lo supo debido a la cualia. La cualia es la percepción única de las cosas, es decir, el verde que yo veo puede que sea rojo para ti, pero yo siempre lo he llamado verde y por lo tanto mi experiencia es en primera persona y solo yo puedo experimentarla. Es como cuando un olor o sabor les puede agradar a uno y a otros no. Es interesante ver como un ciego de nacimiento describe los colores y pueden ver esta experiencia dando click aquí:



Debido a la cualia volvemos al punto de partida de este artículo: los colores desde un cierto punto de vista son una ilusión de nuestros ojos y nuestro cerebro. Lo que es cierto es que son hermosos, no podemos dejar de disfrutar los colores y las emociones que nos hacen sentir. La alegría del amarillo, la tranquilidad del verde, lo ardiente del rojo y el frío del azul. Los colores no solo activan nuestros ojos, activan nuestra forma de sentir, la vida y gracias a ellos podemos experimentar mejor nuestro universo. La vida es a colores y combinarlos es un deleite.


Como siempre, gracias por leerme.

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