¿Cómo detecta un alcoholímetro el alcohol del aire espirado?

Hasta donde me he podido informar los alcoholímetros utilizan, básicamente, dos métodos para detectar alcohol en el aire espirado: uno, que emplea un sensor de infrarrojo, y otro, que se vale de una célula electroquímica.

A. Mediante un sensor de infrarrojo

Este método está basado en la propiedad que tienen los gases de absorber parte de la luz que los atraviesan, en particular la que corresponde a la radiación infrarroja (IR) del espectro electromagnético.

Una absorción que será proporcional a la cantidad de alcohol presente en la muestra, y que podemos medir.

El infrarrojo (800 nm - 1000 µm) es una zona del espectro comprendida entre la visible (de menor longitud de onda y mayor frecuencia) y la microonda (de mayor longitud de onda y menor frecuencia).

La electromagnética expresión “radiación infrarroja”, se corresponde con la termodinámica “energía térmica” o “calor” (aunque no es exactamente lo mismo).

Se trata de una radiación que la emiten todos los cuerpos, independientemente de que sean animados o inanimados, ya que sólo depende de su nivel térmico o temperatura, y siempre que ésta sea superior al cero absoluto, es decir 0 K o - 273,15 ºC, la emitirán. O sea todos.

Volviendo a la propiedad de los gases, la de absorber esta radiación infrarroja que los atraviesa, resulta que, mientras que el aire de la atmósfera la absorbe o filtra muy, muy, poco, otros gases, por ejemplo, el humo de tabaco o el alcohol volatilizado, la absorben en mayor proporción.

En el caso de este último lo hace en la zona del infrarrojo lejano (de 50 µm a 1000 µm), de modo que la radiación, una vez que ha atravesado el aire con alcohol que hemos exhalado, sale con una intensidad menor que con la que entró, debido a la absorción.

Una diferencia que, detectada por un sensor y convertida mediante un algoritmo en una señal eléctrica, nos indica cuánta es la cantidad de infrarrojo absorbida y, por ende, la cantidad de alcohol presente en el aire analizado.

B. Mediante una célula electroquímica

Este segundo método está basado en la reacción electrolítica que se puede producir en una célula electroquímica, una especie de batería, y que da lugar a una corriente eléctrica entre los electrodos.

En busca de la especificidad de funcionamiento, tanto el electrólito como los electrodos son sustancias exclusivas para cada medición. Y en el caso del alcohol, los electrodos son de platino y el electrolito es un ácido.

El voltaje generado por la célula es proporcional a la cantidad de alcohol en la muestra de aliento y, a su vez, nos indica su nivel en sangre.

C. En el laboratorio de Química

En mis tiempos de estudiante se realizaba una técnica de análisis, basada en la oxidación de los alcoholes que, según la intensidad con la que se producía, podía conducir a la formación de aldehídos o de ácidos.

Siendo esta última, por ejemplo nos decían, la explicación química de porqué el vino (alcohol), en contacto con el oxígeno, se agría convirtiéndose en vinagre (ácido); en general:

CH₃-CH₂-OH + O₂ (ac) → CH₃-COOH (ac) + H₂O (l)

Algo laboriosa y lenta, la analítica pasaba por preparar previamente al oxidante, una disolución sulfocrómica (10 g de K₂Cr₂O₇ en 158 cm³ de H₂O y 40 cm³ de H₂SO₄ al 96% de d = 1,84 g/cm³), y al oxidado, una disolución alcohólica al 10% (13 cm³ de alcohol al 96% y H₂O hasta completar los 100 cm³)

Al ponerlos en contacto, se producía la típica reacción redox (oxidación-reducción) en la que el alcohol, en medio fuertemente ácido, reduce el Cr ⁶⁺ (naranja) del dicromato a Cr³⁺ (azul) del sulfato, oxidándose él a aldehído, según la ecuación química:

K₂Cr₂O₇ + 4 H₂SO₄ + 3 CH₃-CH₂-OH xx→ 

Cr₂(SO₄)₃ + K₂(SO₄) + 3 CH₃-COH + 7 H₂O

Ése era el patrón sobre el que realizábamos la medición de la tasa de alcohol de nuestra disolución problema: bien de sangre o bien del aire espirado.

La intensidad del cambio cromático del dicromato era una medida directa de la concentración del alcohol etílico en la sangre del individuo.

Una afirmación ésta, que plantea un problema no puesto en negro sobre blanco aún.

Si lo que miden los alcoholímetros y/o etilómetros son el contenido de alcohol en el aliento, ¿por qué dicen que es la tasa de alcohol en sangre? ¿Qué miden en realidad los alcoholímetros, la tasa en aire o en sangre?