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Formulan un modelo que calcula el límite de los enlaces químicos

Científicos españoles han propuesto un modelo con la distancia mínima y máxima que aguantan dos átomos sin romperse, lo que facilitará la síntesis de nuevos compuestos, como fármacos o materiales, en los laboratorios. 

En el desarrollo de fármacos es importante la distancia de enlace. / Adam Nieścioruk.

La química se basa en la idea de que los átomos están unidos mediante enlaces cuya cohesión determina las propiedades de los materiales que nos rodean. Por eso, para diseñar nuevos materiales y compuestos químicos, es necesario saber si los átomos se pueden mantener enlazados a ciertas distancias.

En un reciente estudio, publicado en Angewandte Chemie, un equipo de investigación de la Universidad Complutense de Madrid (UCM) y la Universidad de Oviedo (UNIOVI ) ha planteado un modelo que permite conocer el límite mínimo y máximo necesario para que el enlace químico entre una pareja de átomos se mantenga sin que se altere su composición.

Este trabajo abre una nueva vía para el estudio del enlace químico a la vez que proporciona reglas sintéticas para la búsqueda de nuevos compuestos que faciliten nuestra vida, como nuevos materiales o fármacos.

“La aplicación de estos resultados permitirá ahorrar muchas pruebas en la síntesis de nuevos compuestos en laboratorios“,  dice Álvaro Lobato, uno de los autores

“La aplicación de estos resultados permitirá ahorrar muchas pruebas en la síntesis de nuevos compuestos en los laboratorios, conociendo de antemano los límites de estabilidad de materiales cuando son expuestos a esfuerzos extremos”, destaca Álvaro Lobato, el investigador del departamento de Química Física de la UCM y uno de los autores del estudio.

Pese a que los enlaces químicos están presentes en las investigaciones y estudios sobre las propiedades de los materiales, no hay un consenso científico sobre el concepto de enlace.

Según José Manuel Recio, catedrático de Química Física y Analítica de la UNIOVI y otro de los autores, “la importancia de este hallazgo reside en su utilidad general para todos los químicos porque la distancia de enlace es un parámetro cotidiano presente en cualquiera de las ramas de la química”.

Como un ‘muelle’ 

Los enlaces entre átomos actúan como un muelle en el que, dependiendo de la molécula o sólido en el que se encuentre este enlace, se podrá comprimir o estirar variando su tamaño, lo que dará lugar a distancias de enlace más cortas o más largas.

“Al igual que los muelles, los enlaces se pueden romper cuando los estiramos o comprimimos demasiado. Hasta la fecha, nadie había logrado encontrar una receta sencilla con la que calcular cómo de pequeñas o grandes podían ser estas distancias de enlace antes de romperse”, señala Lobato.

La fuerza de estiramiento o compresión que sufre un enlace se mide a través de las denominadas curvas de energía potencial, que presentan la misma forma para cualquier tipo de enlace. Utilizando esta universalidad de las curvas de energía potencial,  los autores han establecido una relación entre la distancia y la fuerza máxima que puede soportar un enlace sin romperse.

Según Lobato, hasta ahora, nadie había logrado encontrar una receta sencilla con la que calcular cómo de pequeñas o grandes podían ser estas distancias de enlace antes de romperse

Para validar su modelo analizaron más de las 1000 distancias de enlace en moléculas y sólidos entre los que se incluyen enlaces muy importantes como los carbono-carbono o los enlaces de hidrógeno.

Los resultados obtenidos en esta investigación abren un nuevo campo de análisis del enlace químico explicando, entre otras cosas, porqué las longitudes de enlace carbono-carbono en los millones de compuestos orgánicos que conocemos en la actualidad no varían más que unas centésimas de nanómetro entre ellos.

Referencia:

Lobato et al. “Highs & Lows in bond lengths: Is there any limit?” Angewandte Chemie. 2021. DOI: 10.1002/anie.202102967.

Fuente:
UCM (UCC)
Derechos: Creative Commons.
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