• Prof. Cerebrón

Se ha descubierto un nuevo tipo de enlace químico

Los enlaces químicos son interacciones entre los átomos que forman estructuras específicas moleculares llamados compuestos químicos. Los electrones juegan un papel fundamental en la formación de los enlaces ya que pueden compartirse o cederse entre átomos.



Los enlaces iónicos se caracterizan por donar y aceptar electrones. Las sales y óxidos inorgánicos son un ejemplo de estos compuestos. Los enlaces metálicos unen metales entre si en una "sopa" de electrones. Por su parte, los enlaces covalentes comparten pares de electrones y por lo general forman compuestos entre no metales. Además de estos enlaces, también existen fuerzas intermoleculares que son más débiles, tales como las fuerzas de London, ión dipolo, dipolo-dipolo y puentes de hidrógeno. Estos últimos son esenciales para la vida ya que son los encargados de darle estabilidad al agua y a la doble hélice del ADN.



Durante las reacciones químicas, los enlaces se rompen y se forman nuevamente para dar moléculas distintas. Pero las reacciones no son instantáneas ni ocurren como por arte de magia, sino que son el resultado de mecanismos específicos que dependen directamente de la energía que poseen las moléculas para llevarse a cabo. En esos pasos intermedios, se forman moléculas inestables llamadas "intermediarios" o "complejos activados" que solo existen pequeñas fracciones de segundo. Los complejos activados pueden ser iones o radicales libres que rápidamente reaccionan en otra cosa.



Sin embargo, en un estudio realizado por el Instituto de Dinámica Biofísica de la Universidad de Chicago, se logró mantener a estos complejos durante un tiempo suficiente que ha permitido observarlos. En estos experimentos, los científicos liderados por Andrei Tokmakoff, encontraron un enlace parecido al puente de hidrógeno pero con la fuerza de un enlace covalente. En el experimento, se disolvió ácido fluorhídrico en agua y observaron las interacciones entre el flúor y el hidrógeno. Los átomos de flúor se sintieron atraídos por los átomos de hidrógeno debido a los desequilibrios de cargas positivas y negativas en sus superficies. Cada átomo de hidrógeno tendía a estar intercalado entre dos átomos de flúor. No obstante, se vio que estaban unidos con más fuerza que los típicos puentes de hidrógeno, que se rompen fácilmente. Los átomos de hidrógeno rebotaron de un lado a otro entre los átomos de flúor, formando enlaces tan fuertes como enlaces covalentes y pareciéndose a moléculas, que los puentes de hidrógeno no deberían poder formar. Pero el mecanismo del nuevo enlace era electrostático, lo que significa que involucró el tipo de diferencias en la carga positiva y negativa que definen los puentes de hidrógeno. Otra evidencia es que estos nuevos enlaces tienen mayor energía de enlace (45.8 kcal/mol) que un enlace covalente.


Es posible que haya enlaces similares en el agua ya que el hidrógeno y el oxígeno interactúan constantemente. Pero debido a la entropía propia del estado líquido, los estos enlaces no son tan estables y duran poco tiempo. Por lo tanto, nunca se han observado concluyentemente.


La existencia de un estado híbrido de enlaces covalente y de hidrógeno pone en tela de juicio nuestra comprensión de qué es exactamente un enlace químico y además ofrece la oportunidad de comprender mejor a las reacciones. Y es que los complejos activados suelen ser aceptados en los estudios de mecanismos de reacción pero rara vez se observan o se estudian directamente. Con base en esta nueva perspectiva, se espera tener una comprensión más profunda de los enlaces químicos.


Como siempre, gracias por leerme.


https://science.sciencemag.org/content/371/6525/160


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