Cómo se comportan los ácidos en el espacio interestelar ultrafrío

12.06.2019 - Alemania

Los ácidos disueltos tienden a liberar un protón. Sin embargo, presentan un comportamiento más complejo en condiciones espaciales.

Investigadores del Cluster of Excellence Ruhr Explores Solvation (Resolv) con sede en Bochum, junto con socios de cooperación de Nijmegen, han investigado cómo los ácidos interactúan con las moléculas de agua a temperaturas extremadamente bajas. Utilizando análisis espectroscópicos y simulaciones por ordenador, investigaron la cuestión de si el ácido clorhídrico (HCl) libera o no su protón en condiciones como las que se encuentran en el espacio interestelar. La respuesta no fue ni sí ni no, sino que dependía del orden en que el equipo unió las moléculas de agua y ácido clorhídrico.

Comprender cómo se formaron las moléculas complejas

Si el ácido clorhídrico entra en contacto con moléculas de agua en condiciones normales, como a temperatura ambiente, el ácido se disocia inmediatamente: libera su protón (H+), queda un ión cloruro (Cl-). El equipo de investigación quería saber si el mismo proceso también tiene lugar a temperaturas extremadamente bajas por debajo de los diez grados Kelvin, es decir, por debajo de -263,15 grados Celsius. "Nos gustaría saber si la misma química ácido-álcaliana que conocemos en la Tierra también existe en condiciones extremas en el espacio interestelar", explica Martina Havenith, ponente del Cluster of Excellence Resolv. "Los resultados son cruciales para entender cómo se formaron moléculas químicas más complejas en el espacio - mucho antes de que los primeros precursores de la vida llegaran a existir."

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Para poder replicar las temperaturas extremadamente bajas en el laboratorio, los investigadores hicieron que las reacciones químicas se llevaran a cabo en una gota de helio superfluido. Ellos monitorearon los procesos utilizando un tipo especial de espectroscopia infrarroja, que puede detectar vibraciones moleculares con bajas frecuencias. Para ello se necesitaba un láser con un brillo especialmente alto, como el que se encuentra disponible en Nijmegen. Las simulaciones por computadora permitieron a los científicos interpretar los resultados experimentales.

Todo se reduce a la orden

En primer lugar, los investigadores añadieron cuatro moléculas de agua, una tras otra, a la molécula de ácido clorhídrico. El ácido clorhídrico se disoció durante este proceso: donó su protón a una molécula de agua y se creó un ión hidronio. El ión cloruro restante, el ión hidronio y las otras tres moléculas de agua formaron un grupo.

Sin embargo, si los investigadores primero crearon un grupo parecido al hielo a partir de las cuatro moléculas de agua y luego añadieron el ácido clorhídrico, obtuvieron un resultado diferente: la molécula de ácido clorhídrico no se disoció; el protón permaneció unido al ión cloruro.

"En las condiciones que se pueden encontrar en el espacio interestelar, los ácidos son capaces de disociarse, pero esto no tiene por qué ocurrir necesariamente: ambos procesos son las dos caras de la misma moneda, por así decirlo", resume Martina Havenith.

La química en el espacio no es simple

Los investigadores asumen que el resultado también puede aplicarse a otros ácidos, es decir, que representa el principio básico de la química en condiciones de ultra-frío. "La química en el espacio no es en absoluto simple; podría incluso ser más compleja que la química en condiciones planetarias", dice Dominik Marx. Después de todo, depende no sólo de las proporciones de mezcla de las sustancias reactivas, sino también del orden en que se añaden entre sí. "Este fenómeno debe tenerse en cuenta en futuros experimentos y simulaciones en condiciones de frío extremo", dice el investigador.

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.