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Descubrimiento de un nuevo tipo de enlace químico ultrafuerte

Los investigadores han identificado un nuevo tipo de enlace de hidrógeno que exhibe una fuerza similar o incluso mayor que ciertos enlaces covalentes. Estos enlaces podrían estar involucrados en muchas reacciones químicas y usarse en el campo de la biología o las pilas de combustible.

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Existe en química tres tipos de conexión: el enlace covalente, que resulta de la puesta en común deelectrones entre dos átomos, la enlace iónico donde los electrones de un ion se transfieren a un átomo vecino, y el enlace intermolecular o Van der Waals (al que el enlaces de hidrógeno), que son inferiores a los dos anteriores. Estos tres enlaces son todos relativamente estables. Pero los investigadores saben desde hace mucho tiempo que en una reacción química hay estados intermedios en los que los átomos pueden unirse durante fracciones de segundo y, por lo tanto, son más difíciles de observar.

Enlaces de hidrógeno fuertes

Un nuevo estudio publicado en la revista Ciencias logró por primera vez observar uno de estos estados intermedios, revelando un nuevo tipo de enlace químico : un enlace de hidrógeno pero con la fuerza de un enlace covalente (en principio, el enlace de hidrógeno es aproximadamente 20 veces más débil). Para hacer esto, los investigadores disolvieron un compuesto de fluoruro de hidrógeno en agua y observaron cómo los átomos de hidrógeno y flúor interactuó gracias a un dispositivo de espectroscopia que registra la vibraciones átomos bajo la luz infrarrojo. Descubrieron que los átomos de flúor eran atraídos por los átomos de hidrógeno debido a un desequilibrio de cargas positivas y negativas, como en un enlace de hidrógeno estándar. En la solución deanión bifluoruro, cada átomo de hidrógeno tiende a estar “intercalado” entre dos átomos de flúor.

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Pero los investigadores encontraron que estos sándwiches eran Unidos con más fuerza que los típicos enlaces de hidrógeno. En estos enlaces cortos de hidrógeno, los átomos se unen en una estructura pareciendo una molécula, que normalmente es característico de un enlace covalente. Pero el mecanismo del nuevo vínculo es de naturaleza electrostático, esto significa que el vínculo sigue siendo de la naturaleza de Van der Waals.

Según las mediciones de los investigadores, estos nuevos enlaces tienen un energía de 45,8 kcal / mol (aproximadamente 192 kJ / mol), que es más alto que algunos enlaces covalentes. UN molécula re’nitrógeno está formado por ejemplo por dos átomos unidos por un enlace de fuerza 38 kcal / mol. Los enlaces de hidrógeno tienen una energía de enlace de 1 a 5 kcal / mol. Este hallazgo no es del todo una sorpresa, pero desdibuja las definiciones de enlaces químicos y moléculas. De hecho, los átomos conectados por enlaces covalentes se consideran una molécula, mientras que los átomos conectados por vía un enlace de hidrógeno puede permanecer en moléculas independientes.

¿Un posible vínculo fuerte entre las moléculas de agua?

Según investigadores del Instituto Max-Planck (no participa en el estudio), es posible que este tipo de conexión existe en el agua, donde un ión de hidrógeno se intercala entre dos moléculas de agua. Estos vínculos nunca se han observado todavía de manera concluyente porque su duración la vida sería mucho más corta que con el flúor. ” El estudio de estos movimientos moléculas y cómo se pueden orientar en una dirección deseada podría encontrar aplicaciones en el transporte de protones en biología y en tecnologías como membranas de pilas de combustible », Dicen los investigadores.