C2, molècula curiosa

El passat 29 de gener, va ésser publicat onlione al web de la revista Nature Chemistry un article que em va cridar especialment l’atenció i ara veig que al bloc Experientia Docet també se’n fan ressò. Es titula Quadruple bonding in C2 and analogous eight-valence electron species i, de forma revolucionària, ens mostra l’existència d’un quàdruple enllaç entre dos àtoms de carboni per formar la molècula C2.

Shaik, S., Danovich, D., Wu, W., Su, P., Rzepa, H., & Hiberty, P. (2012). Quadruple bonding in C2 and analogous eight-valence electron species Nature Chemistry

En diverses ocasions he parlat de la meva molècula preferida, el buchminster ful·lerè, el C60, altrament conegut com a futbalè. Es tracta d’una molècula formada únicament per àtoms de C, la qual forma una interessant càpsula esfèrica, és simètrica i el model nanoscòpic d’una pilota de futbol. És fantàstica! Juntament a ella coneixem altres al·lòtrops del carboni, com els nanotubs el grafè (que es feu famós el 2010, amb el Nobel de Física) o els més coneguts grafit i diamant. Ara hi afegirem aquest curiós C2.

En aquest cas, mitjançant mètodes teòrics, de càlcul computacional, un grup d’investigadors encapçalats per Sason Shaik de la Universitat Hebrea de Jerusalem ens presenten aquest enllaç entre dos àtoms de carboni el qual, no només presenta els enllaços sigma i pi, sinó que hi afegeixen un feble enllaç “invertit” degut a la interacció entre els electrons dels orbitals híbrids sp (fixem-nos en la figura 1 del paper, la qual hem adjuntat a l’inici de l’entrada).

Referències i més info a:

Grafè per a tots els públics!

M’agrada molt, igual que tots els al·lòtrops del carboni. Tot i que el meu preferit és el futbalè, el grafè m’agrada especialment per la manera com el vaig conèixer, en el seguiment de l’anunci del Premi Nobel de Física del passat 2010.

Avui, gràcies a Scientific American descobreixo aquest vídeo sobre el grafè. El trobo molt interessant des del punt de vista didàctic. Les bones i clares explicacions de la científica, fan que el concepte s’entengui molt bé.

Grafè per a tots els públics!

Crema de llet suïssa; homenatge a l’AIQ2011va tenir una

Gràcies a l’entrada que avui en Pep Duran publica al bloc Catquímica, he descobert uns curiosos envasos de crema de llet suïssa.

Foto, Pep Duran. Els Alps, agost 2011, AIQ2011.

Tal com explica a l’entrada del bloc, en Pep Duran va tenir una gran sorpresa al demanar crema de llet (per preparar-se un tallat) a un refugi dels Alps. Es va trobar amb els envasos de la crema Crémo dedicats a l’Any Internacional de la Química! Entre altres molècules, trobem etiquetes amb la càmfora, la cafeïna, la sacarosa, l’aigua o la vainilla.

Totes les etiquetes amb la seva explicació (tot i que, en francès o alemany) al web de l’AIQ2011 de Suïssa.

Química de sobretaula. Vinagrera, porró i família

Avui, a la dominical Foto Química de la Setmana del bloc Catquímica, hi presento una foto que he fet aquesta setmana en un restaurant d’aquells que hi estàs com a casa, als quals pots gaudir d’un plat de carn a la brasa, torrades i cargols a la llauna. Titulo la foto com a Química de sobretaula. Vinagrera, porró i família.

  • Per una banda tenim un porró de vi, el qual, entre moltes altres molècules, com l’aigua per exemple, conté etanol.
  • Pel que fa a la vinagrera, hi trobem àcid acètic.
  • Al setrill hi tenim triacilglicèrids.
  • I al saler, clorur de sodi.
Tal i com he mencionat, aquestes només són algunes de les molècules més representatives que trobem en cadascun d’aquests recipients quotidians de sobretaula. Hem posat una estructura general pel triacilglicèrid (podem substituir els grups R dels tres àcids grassos esterificats al glicerol) i la molècula d’etanol l’hem dibuixat plana, tot i que no es disposa així a l’espai.
Bon profit! 😉

H2O@C60 i grafè extraterrestre

Ahir en parlaven al bloc Ciencia Kanija, però dissabte passat Miquel Duran (@miquelduran) ja ens en parlava al seu bloc Edunomia i al bloc col·lectiu CatQuímica.

Investigadors de l’Institut d’Atrofísica de Canàries han publicat (The Astrophysical Journal Letters, 27/07/2011) la detecció de molècules de buckminster ful.lerè (C60) i C70 extragal.làctics (als núvols de Magallanes) a més d’un trosset de grafè (C24) de forma hexagonal. És a dir làmina hexagonal, del gruix d’un àtom de C, formada per 24 àtoms de C disposats formant 7 hexagons. És a dir, una espècie de fractal hexagonal.

Molècula de C24, en primer pla. Imatge, http://www.agenciasinc.es

Per altra banda, recentment també s’ha presentat un altre descobriment interessant del mateix tema. Investigadors de la Universitat de Kioto la setmana passada van publicar a Science el procés químic per a l’encapsulament d’una molècula d’aigua en un futbalè, és a dir, l asíntesi de H2O@C60. Es tracta d’una notícia molt rellevant ja que tenir una única molècula d’aigua, aïllada, no és tasca fàcil i permetrà estudiar-la. Per altra banda, aquest pot ser un pas més per anar veient els ful·lerens com a nanonaus espacials, amb les quals molts àtoms i petites molècules podrien haver arribat al nostre planeta.

Unes de les etapes del procediment per a la síntesi de H2O@C60. Paper en pdf: http://www.sciencemag.org/content/333/6042/613.full.pdf?sid=af625661-7abe-41a3-8d0f-2054d1b280e1

Per cert, l’any passat, durant la nevada general al nostre país, jo ja vaig aconseguir encapsular aigua en un futbalè. Aquí en tenim la prova 😉

H2O@C60; Girona, 09/03/10

Referències:

Redefinim el pont d’hidrogen

El passat abril de 2011, una entrada del company Marcel Swart al bloc Catquímica va portar controvèrsia positiva, en forma de comentaris d’anada i tornada entre l’autor i altres companys investigadors en química. Una autèntica discussió 2.o. El tema de l’entrada era el pont d’hidrogen i el motiu de discussió, la presentació de les febles interaccions entre molècules d’alcans com a ponts de dihidrogen.

Ponts d'hidrogen intermoleculars entre àtoms de N...H i O...H. Imatge, Viquipèdia.

En aquest mateix sentit, avui llegeixo un article de Melissae Fellet a New Scientist que parla sobre la nova definició de pont d’hidrogen per la IUPAC.

La clàssica definició de pont d’hidrogen, de la versió de 1997 del Gold Book de la IUPAC, especifica que els àtoms més electronegatius de la taula periòdica, F, O i N són els que aconsegueixen estirar la densitat electrònica de l’hidrogen provocant la formació d’un pont d’hidrogen.

Però, tot i aquesta “antiga” definició, experiments recents han mostrat que un àtom d’ hidrogen enllaçat a un àtom de carboni, el qual és lleugerament més electronegatiu que l’H, però molt menys que el N, l’O o el F, pot formar ponts d’hidrogen en certes circumstàncies.

D’aquesta manera, la nova definició de pont d’hidrogen indica que un àtom enllaçat a l’H només cal que sigui més electronegatiu que ell per tal de poder crear un pont d’hidrogen. Després d’aquesta definició, les simulacions computacionals acaben de corroborar si, davant d’un cas concret, ens trobem davant d’un pont d’hidrogen. Per exemple, mesurant les distàncies o angles d’enllaç i comparant els resultats amb les mesures característiques dels ponts d’hidrogen.

Referències:

Grafè; el futur de l’emmagatzematge d’energia?

El carboni, base de tota la vida coneguda a la terra, ens ha tornat a sorprendre.

L’Acadèmia Sueca de les Ciències, amb els anteriors mots, el passat octubre de 2010 va anunciar que els guardonats amb el Premi Nobel de Física 2010 serien Andre Geim i Konstantin Novoselov pels seus reeixits estudis en un nou material bidimensional, el grafè.

Investigadors d’arreu ens vàrem sentir atrets pel descobriment i pel nou material, sobretot pel senzill i, alhora, genial mètode d’obtenció que varen seguir els guardonats. L’exfoliació de les capes de carbonis d’una peça de grafit amb un tall de cinta adhesiva… procediment de pel·lícula.

En diverses ocasions hem parlat del garfè al bloc PepQuímic i avui tornem a fer-ho mirant-lo des del punt de vista d’un dels grans reptes sobre els quals la química i la tècnica haurà de respondre els propers anys. Concretament parlem del gran repte energètic.

Llegeixo una entrada al bloc NeoFronteras que em porta a conèixer un recent article publicat a Nano letters (Nano Lett., 2011, 11 (7), pp 2644–2647), titulat Graphene-Wrapped Sulfur Particles as a Rechargeable Lithium–Sulfur Battery Cathode Material with High Capacity and Cycling Stability.

Els autors d’aquest article (investigadors de la Stanford University) ens preseneten una bateria de liti millorada amb sofre i grafè. En aquestes bateries trobem el càtode format per grafè i sofre, mentre que l’ànode està fet de silici.

Per altra banda, al bloc també descobreixo la recerca d’investigadors de la Monash University, basada en la utilització del grafè i l’aigua per a obtenir un condensador per a emmagatzemar energia elèctrica. Es tracta de fer servir l’aigua com a medi per evitar que diverses capes de grafè s’enllacin entre elles per formar grafit (al·lòtrop més estable del carboni que no pas el grafè) i, aquesta espècie de gel de grafè, és un bon material per a emmagatzemar electricitat. D’aquesta manera s’aconsegueix un emmagatzematge d’energia com el que obtenim amb les bateries de liti convencionals amb l’avantatge afegit de la més gran velocitat de càrrega i la, gairebé il·limitada, vida del sistema.

Es tracta d’un tema que m’interessa molt ja que passaré els propers 3 anys de la meva vida desenvolupant una recerca al voltant de l’emmagatzematge d’hidrogen, tema central de la meva Tesi Doctoral al Departament de Química de la Universitat de Girona.

Nanoputians i parents llunyans

Sempre m’han cridat l’ateció els nanoputians, les molècules orgàniques amb estructura humana que aparegueren el 2003, després d’un article de James M. Tour a la JOC, el qual va sintetitzar aquests humanoides a escala molecular (J. Org. Chem., 2003, 68 (23), pp 8750–8766).

Síntesi de la part superior del cos del nanoputià. De l’article de 2003 (J. Org. Chem., 2003, 68 (23), pp 8750–8766).

Tants caps, tants barrets…

Diferents caps pel nanoputià. De l’article de 2003 (J. Org. Chem., 2003, 68 (23), pp 8750–8766).

Ara recordo els nanoputians perquè avui m’ho he passat molt bé descobrint noves estructures químiques (molècules de possible existència) en formes humanes i animals al chemistry blog. Pel que llegeixo es tracta de propostes d’estudiants de química nord-americans per celebrar la setmana de la nanotecnologia.

Aquí en tenim algunes:

El NanoAir Jordan m’encanta, ja que hi intervé el futbalè i el nanotub de carboni.

Descobriu totes les fantàstiques estructures a Chemistry blog: