Confirmada la existencia de un nuevo tipo de enlace químico

Superficie de energía potencial de la estructura BrMuBr, formada por dos átomos de bromo y uno de muonio. [Fuente: «Fundamental change in the nature of chemical bonding by isotopic substitution», por Donald G. Fleming et al. en Angewandte Chemie International Edition, vol. 53, núm. 50, págs. 13.706-13.709, diciembre de 2014]

Una de las leyes de la química dicta que la velocidad de una reacción aumenta con la temperatura. En 1989, sin embargo, los investigadores se quedaron de una pieza al observar, en un acelerador nuclear de Vancouver, que cierta reacción entre bromo y muonio (análogo a un isótopo de hidrógeno) se desaceleraba a medida que elevaban la temperatura.

Donald Fleming, químico de la Universidad de la Columbia Británica y uno de los investigadores que participó en el experimento, pensó que, al combinarse, el bromo y el muonio tal vez formasen una estructura intermedia sostenida por un «enlace vibracional», un enlace hipotético propuesto pocos años atrás. En este, el átomo de muonio oscilaría repetidamente entre los dos átomos de bromo, como una pelota de ping-pong que rebotase entre dos bolas de bolos. Ello haría que la energía vibracional del conjunto disminuyese y la velocidad de la reacción se viera alterada.

En aquella época no existían los medios técnicos necesarios para estudiar con detalle una reacción de pocos milisegundos. Pero esa situación ha mejorado durante los últimos veinticinco años, por lo que, hace tres, Fleming y otros colaboradores repitieron el experimento en el acelerador nuclear del Laboratorio Rutherford-Appleton, en Inglaterra. Ahora, a partir de los datos de ambos experimentos y el trabajo de varios químicos teóricos de la Universidad Libre de Berlín y la Universidad de Saitama, en Japón, los investigadores han llegado a la conclusión de que, en efecto, el muonio y el bromo forman un nuevo tipo de enlace efímero.

La clave de este fenómeno se halla en una inusual redistribución interna de la energía. Parte de la energía vibracional inicial se convierte en energía traslacional del conjunto, aunque de una forma particular: los dos átomos de bromo permanecen casi estáticos y el de muonio oscila rápidamente entre ellos. Esa disminución de la energía vibracional es lo que provoca la desviación del comportamiento típico de la velocidad de reacción respecto de la temperatura.

Los resultados, publicados el pasado mes de diciembre en Angewandte Chemie International Edition, confirman la necesidad de añadir esta nueva clase de enlace —por efímera que sea— a la lista de enlaces químicos conocidos.

Puedes obtener el artículo en...

Los boletines de Investigación y Ciencia

Elige qué contenidos quieres recibir.

Responsable: Prensa Científica, S.A. Finalidad: enviarle por correo electrónico los boletines que haya solicitado recibir. Derechos: tiene derecho a acceder, rectificar y suprimir sus datos, así como a otros derechos, como se explica en la información adicional y detallada que puede consultar en nuestra Política de Privacidad.