Ads-728

Ads-728

Psicología

Astrofísica

Genética

Neurociencia

» » Las moléculas calientes explican la química fría

Desvelando el misterio que rodea a las moléculas de alta energía de las nubes interestelares.


Sorprendentemente, el cianuro de hidrógeno y su mucho más enérgico que el isómero hidrógeno isocianuro, aunque están presentes en cantidades casi iguales en las nubes de gas interestelar frío. Los científicos del Instituto Max Planck de Física Nuclear han logrado explicar cómo ocurre esto, a través de experimentos realizados en el anillo de almacenamiento de iones de Heidelberg. Durante la síntesis interestelar del cianuro de hidrógeno se forma como un híbrido caliente del que surgen dos isómeros que evolucionan en cantidades equivalentes.


Cuando las estrellas se forman a partir de nubes de gas frío, estas nubes ya contienen muchas moléculas importantes que constan de elementos básicos como el hidrógeno, carbono, oxígeno y azufre. Las nuevas y sensibles observaciones permiten detectar las huellas de muchas de estas moléculas que son identificadas por la emisión de luz y radio de dichas nubes de gas. Las observaciones espectroscópicas revelan que los átomos de las moléculas interestelares no siempre están dispuestas de la forma más ventajosa, energéticamente hablando.

Algunos de los compuestos observados se encuentran en formas relacionadas (isómeros), que pueden surgir cuando los átomos individuales dentro de una molécula intercambian sus posiciones. Sin embargo, estos cambios tienen un costo energético considerable, equivalente a una temperatura de varios miles de grados.

Una de estas moléculas es el ácido cianhídrico o cianuro de hidrógeno (HCN - un átomo de hidrógeno unido a un átomo de carbono), mucho más rica en energía que el isómero hidrógeno isocianuro (HNC - un átomo de hidrógeno unido a un átomo de nitrógeno), tan abundante como el cianuro de hidrógeno, aunque esta última prevalecería en gran parte a las bajas temperaturas del espacio abierto. [Moléculas detectadas en el medio interestelar, Wikipedia].

Los investigadores sospechan desde hace tiempo que a menudo estos isómeros de alta energía son una consecuencia de la radiación ionizante que impregna el espacio. De hecho, un precursor de la simetría, la HCNH+ ion, se forma a través de una intrincada cadena de reacciones. Más tarde, éste mismo puede encontrar un electrón, por la que se neutraliza y disocia en fragmentos, liberando energía. De esta manera,  se pueden formar los dos isómeros.

Los científicos del Instituto Max Planck de Física Nuclear han medido con precisión las propiedades de esta elemental reacción disociativa en el laboratorio, en condiciones muy similares a los encontradas en las nubes interestelares. En el anillo de almacenamiento de iones de Heidelberg, se forman electrones y DCND+ iones (una variante de HCNH+ con hidrógeno pesado, D = deuterio) que chocan entre ellos y, además, con energías muy bajas de colisión; en las nubes interestelares, estas energías corresponden a una temperatura de alrededor de menos de 260 grados Celsius.

Usando un recientemente desarrollado detector de gran área, los investigadores midieron ambas posiciones y las masas de partículas de los fragmentos D y DCN o DNC; sólo con este instrumento se puede garantizar que la disociación en estas dos partículas exactamente, fue observada de forma selectiva en el experimento. Este método sigue siendo incapaz de distinguir entre los dos isómeros de la molécula resultante; pero ofrece la ventaja única de que la energía cinética de los fragmentos puede ser determinada con precisión.

Aquí observaron que, la energía cinética liberada era mucho menor de lo esperado. El montante de energía restante sólo puede estar contenida dentro de la molécula resultante, y por tanto, según lo predicho por algunos teóricos, una molécula tan extremadamente "caliente" se corresponde con su alta energía de excitación interna. Esto implica, que esta fortísima vibración es el producto de una reacción fría, donde los átomos aún puede cambiar de posición con facilidad y frecuencia.

Las moléculas formadas en las nubes de gas interestelar pueden asumir así, dos formas geométricas, mientras que gradualmente se va emitiendo su alta energía interna en el entorno, como una bombilla que languidece lentamente. El isómero rico en energía, se plantea aquí en la mitad de todos los casos. Por lo tanto, y a través de un largo rodeo, ahora demostrado experimentalmente en el laboratorio, la presencia de este isómero en las nubes moleculares interestelares refleja su mecanismo de producción, en definitiva, debido a la radiación ionizante.

  • Referencia: Max-Planck-Gesellschaft.de, 30 de enero 2012, GH / HOR
  • Imagen: El detector determina tanto las posiciones y las masas de las partículas de los fragmentos en las reacciones de disociativas moleculares. Las flechas indican las trayectorias de la fragmentación. El diagrama de la derecha ilustra la determinación de las masas de las partículas y los puntos de impacto en la superficie del detector, el cual consiste en una disposición cruzada de tiras de silicona. La masa de la partícula viene dada por la altura del pulso. © MPI for Nuclear Physics

«
Next
Entrada más reciente
»
Previous
Entrada antigua
Editor del blog Pedro Donaire

Filosofía

Educación

Deporte

Tecnología

Materiales