Investigadores de la Universidad Complutense de Madrid, de Stanford y de Cambridge han unido esfuerzos para avanzar en el conocimiento de la dinámica de las reacciones químicas. Analizando la reacción entre hidrógeno y deuterio (H+D2 → HD+D) han sido capaces de reconstruir cómo chocan las moléculas entre sí para formar el producto final.
“Es muy tentador explicar la dinámica de una reacción química como una partida de billar”. Así empieza el artículo publicado en Science esta semana con los resultados de una investigación sobre las colisiones que suceden en la reacción H+D2 →HD+D. Donde D se refiere a átomos de deuterio, un isotopo del hidrógeno (H) con una masa prácticamente el doble que la de este elemento.
El científico en la Universidad Complutense de Madrid, F. Javier Aoiz, ha participado en una investigación que se ha llevado a cabo entre Madrid y la Universidad de Stanford y la de Cambridge. Su trabajo explica el porqué de una anomalía que se ha detectado en la dispersión de estos tres átomos (uno de H y dos de D) durante la reacción química.
“Imaginemos una partida de billar donde hay dos bolas juntas, los deuterios, y las golpeamos con una bola de hidrógeno desde cualquier lado”, señala a SINC Aoiz. El momento exacto de la interacción no es visible, pero sí el producto final a partir del cual los científicos reconstruyen cómo ha sido el choque.
“En términos generales, cabría esperar dos posibilidades. Una, en la que la molécula resultante de la unión entre hidrógeno y deuterio (HD) saliera despedida en la dirección contraria al H incidente: en ese caso deduciríamos que la colisión ha sido frontal. Y la otra que la molécula de HD saliera, rotando sobre sí misma, en un ángulo casi recto. En este caso deduciríamos el choque ha sido de ‘refilón”, explica Aoiz.
Los científicos observaron que esta molécula HD salía rotando, pero no hacia un lado, como realmente esperaban, sino hacia atrás. Aoiz y su equipo han descubierto que la HD tiene una energía interna tan alta que el choque que la genera no puede ser de ‘refilón’ sino que tiene que ser frontal. “Es por ello que la molécula sale despedida hacia atrás”, señala el experto.
“Que la molécula de HD tenga una energía interna tan alta sería equiparable a dejar un coche como una acordeón después de una colisión –explica Aoiz–- Si tú quieres abollar al máximo un coche lo haces chocar con otro de frente, no de lado”.
Esta reacción es, en principio, la más simple que puede concebirse y ha servido como banco de pruebas para estudiar la dinámica de los átomos en una colisión. “A pesar de ello, en los casi 80 años en los que se lleva estudiando no deja de producir sorpresas”, comenta el experto.
Los resultados no tienen una aplicación inmediata, pero la técnica de haces moleculares y láseres como la que se han utilizado en esta investigación en Stanford (EE UU) -y que existe en varios laboratorios entre otros en la UCM- implica una tecnología altamente sofisticad y puntera.
Referencia bibliográfica:
Jankunas J.; Zare R.N.; Bouakline F.; Althorpe S.C.; Herráez-Aguilar D.; Aoiz F.J. “Seemingly Anomalous Angular Distributions in H + D2 Reactive Scattering” Science 336: 1687-1690, junio 2012. DOI: 10.1126/science.1221329
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