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Etiqueta: quimica

Científicos crean el fullerito, un material más duro que el diamante

Un grupo de investigadores rusos han desarrollado un nuevo método para sintetizar el fullerito: un material de carbono más duro que el diamante. Este material es muy interesante para los especialistas en el procesamiento de metales y otros materiales.

El fullerito está formado por fullerenos C60: moléculas esféricas de carbono que consisten de 60 átomos. La durabilidad del fullerito depende de cómo estos átomos están conectados. En el fullerito, los átomos están conectados en todas las direcciones, lo que lo hace el más duro: esto se llama polímero tridimensional.

Para producir el fullerito tridimensional a nivel industrial, se necesita una presión de 130.000 atmósferas, lo que es un problema. Los investigadores rusos han encontrado una manera de solucionarlo: la adición de sulfuro de carbono a la mezcla básica antes de la síntesis permite crear el fullerito a una presión mucho más baja, 80.000 atmósferas. Además, este método no requiere temperaturas altas, ya que es suficiente con la temperatura ambiente.

Confirmada la existencia de un nuevo tipo de enlace químico

Un trabajo publicado en Angewandte Chemie International Edition indica que una sustitución isotópica puede suponer un cambio fundamental en el enlace químico, confirmando de paso la existencia un nuevo tipo de enlace.

A comienzos de la década de los ochenta se propuso que en ciertos estados de transición consistentes en un átomo muy ligero entre dos más pesados el sistema se vería estabilizado, no por las fuerzas de van der Waals convencionales, sino por un nuevo tipo de enlace llamado “vibracional”, en el que el átomo ligero se desplaza entre sus dos vecinos. A pesar de que distintos grupos intentaron confirmar esta hipótesis, finalmente se aparcó por irrealizable.

Ahora, el grupo de investigadores encabezado por Donald Fleming, de la Universidad de la Columbia Británica (Canadá), cree que tiene la base teórica y las pruebas experimentales para demostrar la existencia de un enlace vibracional estable.

 Los investigadores llevaron a cabo una serie de simulaciones de la reacción del bromuro de hidrógeno (BrH) con el bromo (Br) para crear el radical BrHBr. En esta estructura el H es mucho más ligero que los Br que tiene a cada lado. Para poder determinar el efecto de la sustitución isotópica se usó todo un abanico de isótopos del hidrógeno: 1H (hidrógeno “normal”, H), 2H (deuterio, D), 3H (tritio, T) y 4H (helio muónico, resultado de sustituir un electrón en el helio por un muón, una partícula con la masa de unos 200 electrones) y Mu (muonio, un átomo formado por un antimuón que actúa de núcleo y un electrón; este átomo tiene una masa 40 veces menor que la del 4H).

 

A la hora de comparar las distintas moléculas en función de los distintos isótopos el equipo se fijó en dos variables fundamentales: la energía potencial en la superficie de la molécula (simplificando, cuanto menor, más estable es) y un parámetro mecanocuántico, la energía del punto cero vibracional. Cuando se estudia química, y ciencia en general, se aprende que los sistemas tienden a la menor energía posible.

En el caso de una reacción química, se formarán nuevos enlaces, en principio, sólo si las moléculas resultantes son más estables que las de los reactivos, esto es, si la energía del sistema presenta una disminución neta. Desde el punto de vista clásico, esa disminución de energía neta tiene que ser de energía potencial. Sin embargo, en determinadas circunstancias, una disminución de la energía del punto cero vibracional podría ser suficiente para garantizar la estabilidad: y estaríamos ante un enlace vibracional.

Los cálculos químico-cuánticos muestran que cuando están presentes los isótopos más pesados los compuestos (BrDBr, BrTBr y Br 4H Br) se estabilizan por interacciones de van der Waals. Sin embargo en el BrMuBr se produce una disminución de la energía del punto cero vibracional que compensa el aumento de la energía potencial, con lo que existiría un enlace vibracional en este compuesto, cuya existencia ya demostró el grupo experimentalmente en un trabajo anterior.

Nobel de Química 2013, para Karplus, Levitt y Warshel

La Real Academia de Ciencias de Suecia ha otorgado el Nobel de Química 2013, dotado con ocho millones de coronas suecas (922.000 euros o 1,3 millones de dólares), al investigador austríaco Martin Karplus (Universidad de Strasburgo/Harvard), el sudafricano Michael Levitt (Standford) y el israelí Arieh Warshel (Universidad de Southern California) por desarrollar modelos informáticos que permiten entender y predecir procesos químicos complejos.

En la década de 1970 los tres investigadores sentaron las bases de los potentes programas que son usados para comprender y predecir procesos químicos, unos modelos informáticos que replican la vida real y que se han convertido en uno de los avances más cruciales para la química actual.

 Los modelos informáticos son imprescindibles para la mayoría de los avances en química. Los métodos desarrollados por Karplus, Levitt y Warshel han permitido a los ordenadores desvelar procesos químicos como la fotosíntesis de las hojas verdes o la purificación de un catalizador de gases de escape.

Físicos rusos sintetizan el elemento 118 de la tabla periódica

Físicos del Instituto Unificado de Investigaciones Nucleares de Dubna sintetizaron el elemento 118 de la tabla periódica que ya fue obtenido por el mismo equipo en 2002, comunicó hoy Vladímir Utenkov del Laboratorio Flerov de Reacciones de Fisión.  

El elemento 118 es inestable y no existe de forma natural, se puede obtenerlo sólo en laboratorio. Tampoco existen en la naturaleza los elementos con números atómicos superiores a 92, es decir más pesados que el uranio.

Pero se puede producirlos en reactores atómicos. Como el plutonio, por ejemplo. A su vez, los más pesados que el fermio se obtienen únicamente en aceleradores de partículas bombardeando un blanco con iones pesados. Al fusionarse los núcleos del blanco y del “proyectil” surgen los núcleos del nuevo elemento.

Utenkov recordó que anteriormente en Dubna, a las afueras de Moscú, fueron registrados tres casos de síntesis de los núcleos del elemento 118: el primero en el año 2002 y otros dos en 2005. “Si registramos uno más sería maravilloso“, dijo el investigador al agregar que los resultados del experimento están recogidos en un artículo que aparecerá en la prestigiosa revista Physics Review Letters.

En los tiempos de la Unión Soviética, los especialistas del Laboratorio Flerov de Reacciones de Fisión (Instituto Unificado de Investigaciones Nucleares de Dubna) crearon los elementos 104, 105, 106, 107 y 108. Asimismo sintetizaron los elementos súper pesados de números atómicos 112 a 115, y el más pesado para hoy, el elemento 118.