Nuevo enlace químico confirmado: enlace vibracional.

Los estudiantes de química están bastante familiarizados con los enlances covalentes, iónicos, flexionados, aromáticos, metálicos e incluso las fuerzas de Van der Waals, pero un reciente estudio ha demostrado la existencia de uno más: el enlace vibracional. El fenómeno fue sugerido hace más de 30 años, pero ninguna prueba fue contundente para apoyar la teoría, hasta ahora. El trabajo con isotopómeros ha sido el medio que, finalmente, llevó a la explicación de esta peculiar interacción, cuyas cualidades desafían la química tradicional. Una descripción del trabajo fue publicada en el diario Angewandte Chemie, específicamente en la edición internacional, con Donald Fleming de la Universidad de Columbia Británica.

 

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Los elementos son definidos por el número de protones en el núcleo de cada átomo, aunque el número de neutrones pueda variar. Esta variación es llamada isótopo y la respectiva diferencia en la masa del átomo influye un número de atributos, incluyendo los enlaces. La vasta mayoría de elementos tiene un número de isótopos estables que ocurren naturalmente (como ejemplo, la lata tiene 10), pero los átomos exóticos pueden ser creados en laboratorio. Más allá de sólo alterar el número de neutrones, otras partículas subatómicas pueden ser añadidas.

El muonio (mu) es un átomo exótico formado por un antimuón y un electrón, haciéndolo con mayor ligereza que el isótopo de hidrógeno, aunque tengan atributos químicos similares. El muonio estuvo implicado en un experimento en 1989, cuando el enlace vibracional fue observado inconscientemente. Las reacciones entre muonio y bromo, curiosamente, disminuyeron como la temperatura aumentó; lo opuesto a lo que normalmente sucede. Esto no pasó cuando el muonio reaccionó con el cloro o el flúor, pues ellos tuvieron pérdidas sobre lo que sucedió y la tecnología necesita experimentar tan lejos como sea posible.

Aunque se esperaba que el muonio y el bromo actuaran recíprocamente por la fuerza de Van der Waals, los autores de la nueva tentativa explican la relación impar por el hipotético enlace vibracional. El muonio, los tres isótopos de hidrógeno que naturalmente ocurren y un isótopo pesado de hidrógeno reaccionaron, cada uno, con el bromo. Los investigadores buscan la mecánica cuántica de estas interacciones.

 

 

«El isotopómero más ligero, BrMuBr, con Mu del átomo de muonio, exhibe un enlace vibracional de acuerdo con su posible observación en un reciente experimento sobre la reacción de Mu + Br2.» Escriben los autores. «En consecuencia, el BrMuBr es estabilizado en el punto trasero de una superficie de energía potencial debido a la disminución neta de la vibración en la energía y que compensa el aumento de la energía potencial»

Esencialmente, cuando el peso ligero del muonio está entre dos bromos más pesados, las transiciones entre ambos son muy rápidas, vibrando y enlazando juntos la estructura de BrMuBr. Esta fuerza baja la energía total y explica por qué las reacciones se reducirían, incluso cuando las temperaturas aumentan. Futuros estudios pueden explicar si este enlace es limitado con el muonio y el bromo o puede ser visto con otros elementos con diferencias similares de la masa.

«Nuestros cálculos sobre BrMuBr son las primeras pruebas claras para la existencia de este nuevo tipo de enlace, además, ellos son la primera indicación que la sustitución isotópica puede cambiar la naturaleza de enlace de una manera profunda.» Afirma Jörn Manz, coautor. «Los isotopómeros diferentes del radical que hemos estudiado y comparado aquí tienen estructuras completamente diferentes, simétricas y, más importante, energéticas y mecánicas»

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