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Cómo describir una reacción química con las transferencias de electrones

Investigadores de la Universidad Jaume I de Castellón y la Universidad Pierre y Marie Curie de París han descrito una nueva metodología que, basándose en medidas físicas, permite la descripción de una reacción química a partir de las transferencias de electrones que forman los enlaces. De esta forma se pueden fundamentar las descripciones tradicionales de los mecanismos de las reacciones.

La nueva metodología permite describir una reacción química a partir de las transferencias de electrones. / Juan Andrés et al./Physical Chemistry Chemical Physics

La naturaleza del vínculo químico, uno de los conceptos fundamentales dentro de la química, es, hoy en día, muy controvertida, porque no existe una definición única y precisa en la que estén de acuerdo químicos y físicos. Sin embargo, conocer la distribución de la densidad de electrones durante una reacción química puede proporcionar datos fundamentales para comprenderla y controlarla y es, al fin, uno de los objetivos principales de la química.

La metodología recupera las flechas usadas para describir los reordenamientos electrónicos en el marco de la mecánica cuántica

Ahora investigadores del departamento de Química Física de la Universidad Jaume I de Castellón y de la Universidad Pierre y Marie Curie de París han descrito una nueva metodología que permite, basándose en observables físicos que se pueden medir, recuperar la descripción de una reacción química a partir de las transferencias de electrones que forman los enlaces; dotando, así, de fundamento las descripciones tradicionales de los mecanismos de las reacciones. El trabajo se ilustra con algunos ejemplos paradigmáticos.

La teoría de la evolución del enlace

Los investigadores han aplicado la teoría de la evolución del enlace (Bonding Evolution Theory, BET), que tiene como objetivo explicar los procesos de formación y rotura de los enlaces químicos, y han recuperado las flechas usadas para describir los reordenamientos electrónicos, proporcionando bases físicas detalladas para este tipo de representación en el marco de la mecánica cuántica.

El trabajo ha requerido la extensión de las relaciones entre los conceptos de química tradicionales y los de mecánica cuántica y han encontrado que la BET, que combina el análisis topológico de la función de localización de electrones (ELF) y la llamada teoría de catástrofes de Thom, proporciona un sólido método que ofrece información sobre el mecanismo molecular de los procesos de formación de enlaces químicos.

El estudio ha sido elegido como hot article 2017 por la revista Physical Chemistry Chemical Physics donde se ha publicado, ocupando el tercer lugar en la lista de los artículos de investigación particularmente interesantes o significativos.

Referencia bibliográfica:

Juan Andrés, Patricio González-Navarrete, Vicent Sixte Safont and Bernard Silvi. “Curly arrows, electron flow, and reaction mechanisms from the perspective of the bonding evolution theory”. Physical Chemistry Chemical Physics, 2017, 19, 29031-29046. DOI: 10.1039/ C7CP06108K.

Fuente: Universitat Jaume I de Castelló (UJI)
Derechos: Creative Commons
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