I Edición del Carnaval de la Química: Cinética química en acción a simple vista

Hay un Carnaval de Matemáticas, hay un Carnaval de la Física, pero faltaba un Carnaval de la Química. Siendo 2011 el Año Internacional de la Química (IYC 2011) una iniciativa de la IUPAC (Unión Internacional de Química Pura y Aplicada) y la UNESCO alguien tenía que poner una solución. Daniel Torregrosa, autor del blog Ese Punto Azul Pálido (Pale Blue Dot), ha iniciado el lunes 3 de enero de 2011 el tan esperado “Carnaval de la Química.” Como siempre, quien quiera participar tiene hasta el día 25 de enero para escribir una entrada que deberá indicar que participa en la I Edición del Carnaval de la Química citando y enlazando al blog organizador (Ese Punto Azul Pálido en esta ocasión). El día 27 de enero, coincidiendo con la ceremonia inaugural oficial del Año Internacional de la Química que se celebrará en París, Daniel publicará una relación de las entradas participantes en esta primera edición (por favor, comunicad vuestra aportación en los comentarios del post de Dani con el anuncio, a su mail o en Twitter: @DaniEPAP).

La teoría cinético-molecular afirma que las reacciones químicas se producen por los choques entre los átomos, moléculas o iones que constituyen los reactivos provocando la ruptura de ciertos enlaces y la formación de otros que implican la formación de nuevas especies químicas. Este espectacular vídeo ilustra a la perfección la teoría cinético-molecular a una escala macroscópica utilizando pequeños cubos de gel visibles a simple vista que se unen entre sí como piezas de LEGO cuando se agitan en una placa de Petri con agua. Los cubitos de gel de distinto color se pegan entre sí gracias al agua formando un enlace macho-hembra bastante fuerte que permite la formación de “moléculas.” Actúan como hembras los cubitos de gel rojos que contienen β-ciclodextrina (β-CD-gel) y los azules que contienen α-ciclodextrina (α-CD-gel), moléculas con forma de anillo troncocónico; actúan como machos los cubitos verdes que contienen el grupo adamantilo (Ad-gel), los amarillos que contienen el grupo n-butilo (n-Bu-gel) y los verdes el grupo t-butilo (t-Bu-gel), moléculas pequeñas que caben en el agujero del anillo de la ciclodextrina. A mí el vídeo me ha llamado realmente la atención. El artículo técnico es de acceso gratuito: Akira Harada et al., “Macroscopic self-assembly through molecular recognition,” Nature Chemistry 3: 34-37, January 2011.

La teoría cinético-molecular afirma que las reacciones químicas se producen por los choques entre los átomos. El número de choques por unidad de volumen y por unidad de tiempo depende de la concentración de los reactivos y de la temperatura, ya que a más temperatura mayor es la velocidad de las partículas y por tanto el número de choques. Un choque entre partículas es eficaz si logra la ruptura de unos enlaces químicos y la formación de otros. La eficacia de los choques depende del ángulo (orientación) con la que chocan las partículas y de la energía disponible en los choques para lograr la reorganización de los enlaces y la formación de la nueva substancia.

La figura de arriba ilustra el pegado entre dos cubitos de gel gracias a un enlace macho-hembra (huésped-hospedador). Cada cubito tiene un tamaño milimétrico. El gel está formado por acrilamida y el color del gel depende de la substancia a la que está unida. Actúan como hembras los cubitos de gel que con moléculas de ciclodextrina, que como se muestra en la figura de abajo presentan una estructura anular troncocónica. Actúan como machos los cubitos de gel en los que se han unido grupos de hidrocarburos a las moléculas de acrilamida. Estos grupos de hidrocarburos son alargados y se introducen dentro del agujero del anillo de ciclodextrina. La figura de abajo muestra una representación de esta unión macho-hembra según la hipótesis de los propios autores.

Para mí, lo más interesante de este artículo es el vídeo, que permite visualizar a simple vista el proceso de formación de las “macromoléculas” debido a la agitación térmica del medio (simulada mediante la agitación de la placa de Petri). ¿Para qué puede servir todo esto? Más allá de su valor educativo, cuando se puedan construir “moléculas macroscópicas” de forma predecible autoensambladas por agitación térmica, estos geles tendrán muchas aplicaciones en ciencia de materiales. Y como no podía ser menos, según los autores las aplicaciones más prometedoras son biomédicas (aunque no aclaran ninguna en concreto).

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2 pensamientos en “I Edición del Carnaval de la Química: Cinética química en acción a simple vista

  1. El vídeo es tremendamente didático. Muy buen artículo, Francis.

    PD.- Muchas gracias por las menciones iniciales, es todo un honor ver mi nombre en este ilustre blog.

    Un muy cordial saludo

  2. Hola:
    Estoy intentado encontrar dónde conseguir estos materiales, pero no lo consigo. Me preguntaba si podrías orientarme.
    Muchísimas gracias!
    P.D.: Sigue así con el blog! Te sigo desde mis tiempos de estudiante en la facultad de física.

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