Investigadores del Grupo de Excelencia Ruhr Explores Solvation Resolv con sede en Bochum, junto con socios de cooperación de Nijmegen, han investigado cómo los ácidos interactúan con las moléculas de agua a temperaturas extremadamente bajas. Mediante análisis espectroscópicos y simulaciones por computadora, investigaron la cuestión desi el ácido clorhídrico HCl libera o no su protón en condiciones como las que se encuentran en el espacio interestelar. La respuesta no fue sí o no, sino que dependió del orden en que el equipo unió las moléculas de agua y ácido clorhídrico.
El grupo dirigido por la Profesora Martina Havenith, Presidenta de Química Física II, y el Profesor Dominik Marx, Presidente de Química Teórica, de la Ruhr-Universität Bochum, junto con el equipo dirigido por la Dra. Britta Redlich de la Universidad de Radboud, Nijmegen, describe elresultados en el diario Avances científicos publicado en línea con anticipación el 7 de junio de 2019.
Comprender cómo se formaron las moléculas complejas
Si el ácido clorhídrico entra en contacto con moléculas de agua en condiciones normales, como a temperatura ambiente, el ácido se disocia inmediatamente: libera su protón H +, queda un ion cloruro Cl-. El equipo de investigación quería averiguarlosi el mismo proceso también tiene lugar a temperaturas extremadamente bajas por debajo de diez Kelvin, es decir, por debajo de menos 263.15 grados Celsius. "Nos gustaría saber si la misma química ácido-alcalina que conocemos en la Tierra también existe en condiciones extremas en el espacio interestelar,"explica Martina Havenith, oradora del Clúster de Excelencia Resolv." Los resultados son cruciales para comprender cómo se formaron moléculas químicas más complejas en el espacio, mucho antes de que los primeros precursores de la vida surgieran ".
Para replicar las temperaturas extremadamente bajas en el laboratorio, los investigadores hicieron que las reacciones químicas tuvieran lugar en una gota de helio superfluido. Monitorearon los procesos utilizando un tipo especial de espectroscopía infrarroja, que puede detectar vibraciones moleculares con bajas frecuencias.Para ello se necesitaba un láser con un brillo especialmente alto, como está disponible en Nijmegen. Las simulaciones por computadora permitieron a los científicos interpretar los resultados experimentales.
se reduce a la orden
En primer lugar, los investigadores agregaron cuatro moléculas de agua, una tras otra, a la molécula de ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico se disoció durante este proceso: donó su protón a una molécula de agua y se creó un ion hidronio. El restoión cloruro, el ion hidronio y las otras tres moléculas de agua formaron un grupo.
Sin embargo, si los investigadores primero crearon un grupo similar al hielo a partir de las cuatro moléculas de agua y luego agregaron el ácido clorhídrico, arrojaron un resultado diferente: la molécula de ácido clorhídrico no se disoció; el protón permaneció unido al ion cloruro.
"En las condiciones que se pueden encontrar en el espacio interestelar, los ácidos pueden disociarse, pero esto no necesariamente tiene que suceder; ambos procesos son dos caras de la misma moneda, por así decirlo", resume Martina Havenith.
La química en el espacio no es simple
Los investigadores suponen que el resultado también se puede aplicar a otros ácidos, es decir, representa el principio básico de la química en condiciones extremadamente frías. "La química en el espacio no es en absoluto simple; incluso podría ser más compleja que la química en condiciones planetarias,"dice Dominik Marx. Después de todo, depende no solo de las proporciones de mezcla de las sustancias que reaccionan, sino también del orden en que se agregan entre sí." Este fenómeno debe tenerse en cuenta en futuros experimentos y simulaciones bajo ultrafrío.condiciones ", dice el investigador.
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Materiales proporcionado por Ruhr-Universidad Bochum . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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