17/Ago/08

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Extraña molécula en el cielo descubierta por unos científicos limpia la lluvia ácida

Los investigadores han descubierto una molécula insólita que es esencial a la capacidad de la atmósfera para degradar contaminantes, especialmente los compuestos que provocan la lluvia ácida

Sin embargo, es la química no habitual facilitada por esta molécula lo que más atraerá la atención de los científicos.

Marsha Lester, profesora distinguida con el Edmund J. Kahn de la Universidad de Pennsylvania, y Joseph Francisco, profesor distinguido con el William E. Moore, de química en la Universidad Purdue, encontraron a molécula, que había desconcertado y eludido a los científicos durante más de 40 años.

Un trabajo técnico que describe la molécula se publicará esta semana en una edición especial de las Actas de la National Academy of Science.

De alguna manera como un cuerpo humano que metaboliza alimento, la atmósfera terrestre tiene la capacidad de "quemar" u oxidar contaminantes, especialmente los óxidos nítricos emitidos por fábricas y automóviles. Lo que no se oxida en la atmósfera, bajar a la Tierra en forma de lluvia ácida.

"Los detalles químicos de cómo la atmósfera quita el ácido nítrico no han sido claros", dice Francisco. "Esto nos da un importante conocimiento de este proceso. Sin ese conocimiento realmente no podemos comprender bajo qué condiciones el ácido nítrico es retirado de la atmósfera".

Francisco dice que el descubrimiento permitirá a los científicos hacer un mejor modelo de cómo reaccionan los contaminantes en la atmósfera y predecir potenciales resultados.

"Esto se vuelve importante al aparecer naciones industriales como China, India y Brasil donde hay automóviles y fábricas que no están regulados", dice Francisco. "Esta química nos dará el conocimiento suficiente para que la lluvia ácida sea una preocupación del futuro".

Lester dice que la molécula había sido teorizada que por químicos atmosféricos durante 40 años y que ella y Francisco la habían perseguido durante varios años.

"Habíamos especulado sobre esta extraña especie atmosférica durante años, y entonces verlo en realidad y conocer sus propiedades fue muy excitante", dice.

¿Por qué esta molécula es tan extraña? Porque tiene dos vínculos con hidrógenos, que son similares a los encontrados en el agua.

Los químicos saben que, aunque el agua es una de las sustancias más comunes que se encuentran en el planeta, tiene propiedades extrañas. Por ejemplo, en su forma sólida -hielo- es más liviana que en su forma líquida, y flota. También el agua hierve a una temperatura mucho más alta que la que se espera de su estructura química.

La causa de este extraño comportamiento es la debilidad de los vínculos del hidrógeno que mantiene juntas las moléculas de agua.

La nueva molécula atmosférica tiene dos vínculos con hidrógenos, que le permite formar una estructura en anillo de seis lados. Los vínculos con hidrógenos son habitualmente más débiles que los normales entre los átomos de una molécula, que son conocidos como vínculos covalentes. De hecho, los vínculos covalentes son 20 veces más fuertes que los del hidrógeno. Pero en este caso, estos vínculos del hidrógeno son lo bastante fuertes para afectar la química atmosférica, dice Francisco.

Lester dice que la nueva molécula exhibe sus propias propiedades extrañas.

"La reacción que involucra a esta molécula ocurre más rápido cuando está en temperaturas más bajas, que es lo contrario de la mayor parte de las reacciones químicas", dice. "La velocidad de reacción también cambia de acuerdo con la presión atmosférica, y la mayoría de las reacciones no dependen de la presión externa. La molécula también presenta extrañas propiedades cuánticas".

Lester dice que las propiedades poco habituales impidieron a los científicos hacer un modelo de la reacción durante mucho tiempo.

"No es la química que explicamos a los estudiantes de secundaria", dice.

Francisco dice que este descubrimiento será usado en otras áreas, además de la química atmosférica.

"Aquí tenemos una situación donde estábamos estudiando este problema puramente ambiental, pero, porque las conclusiones son fundamentales, podría tener amplias ramificaciones hacia sistemas biológicos que dependen de los vínculos del hidrógeno", dice.

Este descubrimiento fue posible por las técnicas del laboratorio láser de la Universidad de Pennsylvania y los recursos de supercomputación disponibles en Purdue, dice Francisco. Usamos una supercomputadora SGI Altix operada por la Oficina de Tecnología de la Información en Purdue.

"La clave es saber dónde mirar y cómo identificar nuevas entidades químicas, y con los recursos de computación que tenemos en Purdue podemos ayudar a identificar procesos dentro de una incertidumbre experimental", dice. "No podríamos haberlo hecho sin la potencia de supercomputación que tenemos disponible".

Fuente: Purdue University. Aportado por Graciela Lorenzo Tillard