Nuevas especies altamente electronegativas

Debido a sus propiedades atómicas, los halógenos (grupo 17) poseen una característica muy particular que les ha dado aplicaciones importantes como agentes de limpieza, su electronegatividad. La electronegatividad es la capacidad de un átomo de aceptar un electrón. Una propiedad relacionada es la afinidad electrónica que es la energía que un átomo libera al aceptar un electrón. Los halógenos tienen altas valores de afinidad electrónica lo que los hace excelentes agentes oxidantes. La industria de limpiadores ha aprovechado ampliamente las propiedades de los halógenos ya que estos son capaces de oxidar la materia orgánica presente como mugre o contaminantes, además pueden desinfectar ya que pocos organismos pueden sobrevivir bajo condiciones tan oxidantes como las que provee un medio rico en halógenos. En algunas circunstancias es deseable tener agentes oxidantes mucho más fuertes que los halógenos, pero un grupo de investigadores de las universidades de Virginia Commonwealth, McNeese State y Konstanz han investigado un nuevo tipo de compuestos que pueden presentar energías de afinidad electrónica tan altas como 10eV.

Como antecedente del proyecto se tiene un descubrimiento importante hecho en 1962 por Neil Bartlett. Anteriormente se decía que los gases nobles eran inertes ya que no formaban compuestos con ninguna especie conocida y esto se relacionaba con la estabilidad proporcionada por tener su última capa llena. Bartlett sintetizó un compuesto derivado del Xenón en la que el agente oxidante fue el complejo hexafluoroplatino(VI). Tiempo después Gennady Gutsev y Alexander Boldyrev demostraron que la serie de compuestos con un centro metálico rodeado de halógenos podía tener energías de afinidad electrónica mayores que la del cloro. A este grupo de complejos se les llamó súper-halógenos.

Este grupo de investigadores pensó en utilizar súper-halógenos como bloques de construcción de complejos que puedan tener mayor afinidad electrónica debido a un efecto colectivo. Se utilizó oro como ion metálico y ligantes superhalógenos de boro. Se ha logrado sintetizar un complejo híper-halógeno con una afinidad electrónica de 7 eV y actualmente siguen trabajando hasta llegar al objetivo de 10 eV. Estos compuestos no sólo son importantes por sus aplicaciones como agentes oxidantes fuertes sino también pueden dar pie a una nueva clase de complejos.

Fuente:
Mary Willis, Matthias Götz, Anil K. Kandalam, Gerd F. Ganteför and Puru Jena. Hyperhalogens: Discovery of a New Class of Highly Electronegative Species. Angewandte Chemie International Edition, 2010

Plastics and Nanoparticles -- The Perfect Combination

These days, plastic components are vital to many fields of industry -- lightweight construction, automobile manufacturing and electrical engineering, to name but a few. Now researchers have found ingenious ways to combine plastics with nanoparticles and endow them with new properties. Thanks to these innovative materials, aircraft could in future be better protected against lightning strikes.

Picture the scene: Pitch-black clouds gathering on the horizon, an aircraft winging its way towards the storm … and suddenly a flash of white-hot lightning splits the sky. It is by no means a rare occurrence for aircraft to have to pass through bad weather fronts, but when they do, there is always one major danger -- lightning. Naturally, aircraft manufacturers do everything they can to protect their machines against strikes, but even aircraft made of aluminum do not always escape entirely unscathed. And when polymer components -- usually carbon fiber reinforced plastics (CFRPs) -- are incorporated into the design as a weight-saving measure, the situation becomes even more problematic, because they do not conduct electrical current as well as aluminum.

At the Fraunhofer Institute for Manufacturing Technology and Advanced Materials IFAM in Bremen, researchers have now developed a process for manufacturing new materials that should afford aircraft better protection against lightning strikes. They have been focusing on the unique material properties of carbon nanotubes (CNTs). CNTs are among the stiffest and strongest fibers known, and have particularly high electrical conductivity. In order to transfer their properties to CFRPs, the scientists have been combining these nanoparticles with plastics. "By mixing nanoparticles with plastics, we've been able to significantly enhance the material properties of the latter," states Dr. Uwe Lommatzsch, project manager at the IFAM. To give just two examples, CNTs are being used to optimize the electrical conductivity of plastics, and their heat dissipation properties are likewise being improved by the addition of metal particles.

The trick is in the mixing process, says Lommatzsch: "The micro- or nanoparticles must be highly homogeneous, and sometimes very closely bound to the polymer." To do this, the scientists employ plasma technology. They use an atmospheric plasma to alter the surface of the particles in such a way that they can be more readily chemically bound with the polymer. A pulsed discharge in a reaction chamber creates a reactive gas. Lommatzsch's colleague, Dr. Jörg Ihde, explains: "We spray the particles -- i.e. the nanotubes -- into this atmospheric plasma." They immediately fall into the selected solvent, which can then be used to further process the polymer. The whole procedure takes just a few seconds -- a huge advantage over the old method, in which CNTs were generally prepared in an acid bath using a wet chemical process. That took several hours or days, required considerably more chemicals, and generated significantly more waste.

In addition to improved carbon fiber reinforced plastics for use in aircraft manufacturing, the IFAM researchers have several other potential applications in mind. Ihde outlines an example: "We can increase the heat dissipation properties of electrical components by giving metal particles of copper or aluminum an electrically insulating coating in the plasma and then mixing them into a polymer." This can be pressed onto an electronic component so heat is dissipated directly. "Overheating of elements is a major problem in the electronics industry," he adds. The researchers have also devised a way to reduce electromagnetic losses by using this plasma process to coat soft magnetic particles such as iron and then combining them with plastics. Built into electric motors, they cut eddy current losses, thus improving efficiency and lengthening service life.

Technique Allows Researchers to Examine How Materials Bond at the Atomic Level

An approach pioneered by researchers at North Carolina State University gives scientists new insight into the way silicon bonds with other materials at the atomic level. This technique could lead to improved understanding of and control over bond formation at the atomic level, and opportunities for the creation of new devices and more efficient microchips.

Manufacturers build silicon-based devices from layers of different materials. Bonds -- the chemical interaction between adjacent atoms -- are what give materials their distinctive characteristics. "Essentially, a bond is the glue that holds two atoms together, and it is this glue that determines material properties, like hardness and transparency," says Dr. Kenan Gundogdu, assistant professor of physics at NC State and co-author of the research. "Bonds are formed as materials come together. We have influenced the assembly process of silicon crystals by applying strain during bond formation. Manufacturers know that strain makes a difference in how bonds form, but up to now there hasn't been much understanding of how this works on the atomic level."

Gundogdu, along with Dr. David Aspnes, Distinguished University Professor of Physics, and doctoral candidate Bilal Gokce, used optical spectroscopy along with a method of analysis pioneered by Aspnes and former graduate student Dr. Eric Adles that allowed them to examine what was happening on the atomic scale when strain was applied to a silicon crystal.

"Strain has been used to affect overall chemistry for a long time," Aspnes says. "However, no one has previously observed differences in chemical behavior of individual bonds as a result of applying strain in one direction. Now that we can see what is actually happening, we'll gain a much better understanding of its impact on the atomic scale, and ideally be able to put it to use."

According to Gundogdu, "Application of even small amount of strain in one direction increases the chemical reactivity of bonds in certain direction, which in turn causes structural changes. Up to now, strain has been applied when devices are made. But by looking at the effect on the individual atomic bonds we now know that we can influence chemical reactions in a particular direction, which in principle allows us to be more selective in the manufacturing process."

"While we are able to exert some directional control over reaction rates, there remains much that we still don't understand," Aspnes adds. "Continuing research will allow us to identify the relevant hidden variables, and silicon-based devices may become more efficient as a result."

Superficie Química de Coordinación:

Complejos de Esfera Interna y Externa. Un catión puede asociarse con una superficie como un complejo de esfera interna o de esfera externa, dependiendo de si un enlace es formado por ejemplo un enlace covalente largo entre el metal y los iones oxígeno electrón-donadores, como un complejo de esfera interna; o si un catión de carga opuesta se acerca a la superficie de los grupos dentro de una distancia crítica. Como los iones pares del soluto, el catión y la base son separados mediante una o más moléculas de agua; los iones pueden existir en la nube difusa de la doble capa.



Es importante distinguir entre complejos de esfera interna y complejos de esfera externa: En los complejos de esfera interna la superficie de los grupos hidroxilo actúan como ligantes s-donadores, que incrementan la densidad electrónica del ion metálico de coordinación. El enlace Cu(II) en un complejo de esfera interna es una distinta entidad química del enlace Cu(II)de esfera externa, o presenta una parte difusa de la doble capa. Cu(II) de un complejo de esfera interna tiene propiedades químicas diversas, por ejemplo, tiene diferente potencial redox con respecto del Cu(I) y se espera que los ligantes acuo ecuatoriales sean más lábiles que en Cu(II) de esfera externa; como se verá, la reactividad de la superficie se ve afectada por los complejos de esfera interna.




Adsorción de Ligantes en Óxidos Metálicos. La absorción de ligantes (aniones y ácidos débiles) en óxidos metálicos y superficies de silicato puede también compararse con las reacciones de formación de complejos en solución:



El ión central de una superficie mineral actúa como un ácido de Lewis e intercambia su OH estructural con otros ligantes mediante un intercambio de ligantes; en este caso considere la superficie de óxido de Fe(III) como ejemplo. S-OH corresponde a ≡Fe-OH. El sitio de un ácido de Lewis es capaz de recibir un par de electrones del absorbato. (Un sitio de base de Lewis tiene un par libre de electrones, como el átomo donador de oxígeno en una superficie de grupo OH- que puede ser transferido al adsorbato).

La extensión de la superficie de la formación de complejos (adsorción) por iones metálicos y aniones es fuertemente dependiente del pH y, sobre la liberación de protones y de iones OH, respectivamente. En adición a complejos de superficie monodentada, bidentada (mononuclear o binuclear), complejos superficiales pueden ser formados.

2S-OH + Cu2+ --> (S-O)2Cu + 2H+




Los siguientes criterios caracterizan la superficie de modelos de complejación:
• La sorción toma lugar en un sitio de coordinación específico.
• Reacciones de sorción pueden ser descritas mediante las ecuaciones de ley de masas.
• La carga de superficie resulta de la sorción (superficie de complejo de formación) reacciona por sí mismo.
• El efecto de la carga superficial en sorción (la extensión de complejos de formación) pueden ser tomados aplicando las constantes de la ley de masas de la superficie de reacción un factor derivado de la teoría de doble capa eléctrica.

El grado de adsorción de una superficie de coordinación, y su dependencia del pH puede explicarse por los equilibrios de Ley de Masas. Las constantes de equilibrio reflejan la afinidad de los sitios de la superficie para H+, iones metálicos, y ligantes. La tendencia de formar superficies de complejos puede ser comparada con la tendencia de formar correspondientemente (esfera interna) complejos soluto.

Fuente:
“The Inner-Sphere Surface Complex. A Key to Understanding Surface Reactivity”. Werner Stumm. Swiss Federal Institute of Technology, Zürich; EAWAG (Institute for Environmental Science and Technology), CH-8600, Dübendorf, Switzerland

Ladrillos moleculares

El Nobel de Química 2010 se ha concedido a Richard F. Heck (1931), Ei-ichi Negishi (1935) y Akira Suzuki (1930) por el desarrollo de un nuevo y eficaz procedimiento para la creación de enlaces carbono-carbono. Esta metodología, denominada reacciones de acoplamiento cruzado catalizadas por paladio, ha permitido crear uniones (enlaces) entre átomos de carbono de diferentes moléculas, prácticamente inaccesibles hasta entonces.

Estas reacciones, que se empezaron a desarrollar entre los años sesenta y setenta del pasado siglo, son actualmente imprescindibles en la síntesis química moderna, habiendo sido incluidas en el arsenal de las reacciones químicas que han dado el importante salto del laboratorio a la industria. Han permitido el desarrollo de nuevos fármacos de forma más eficaz, o bien de nuevos materiales tales como cristales líquidos y polímeros avanzados y, en general, de materiales de interés para el desarrollo de la denominada electrónica molecular, cuyas expectativas nos pueden llevar a imaginar un mundo más sofisticado de, por ejemplo, casas y coches inteligentes, o de ordenadores diminutos, en un ambiente menos hostil para el ser humano y su entorno natural.

El diseño, la creación y la fabricación de estos ladrillos de construcción molecular que llevan a producir fármacos más eficaces o bien materiales avanzados con nuevas propiedades mecánicas, ópticas, magnéticas y/o electrónicas, se llevan a cabo mediante reacciones químicas que permiten unir moléculas sencillas para crear moléculas más complejas con propiedades no convencionales. Esta unión, sin embargo, no siempre es fácil de llevar a cabo y, por tanto, el químico precisa de un arsenal de reacciones químicas que le permitan crear nueva materia (la esencia misma de la química).

Los tres químicos que reciben este año el preciado galardón han desarrollado un nuevo método de crear enlaces entre átomos de carbono, es decir, entre moléculas, dotando así a la química de una de las metodologías más importantes hoy día en el arte/ciencia de la síntesis orgánica, cuyo estudio es obligado para los estudiantes de las universidades de todo el mundo.

http://www.elpais.com/articulo/futuro/Ladrillos/moleculares/elpepusocfut/20101013elpepifut_1/Tes

Chronology of Quantum Mechanics, Molecular, Atomic, Nuclear, and Particle Physics

1930	Erwin Schrodinger predicts the zitterbewegung motion.
1930	Fritz London explains van der Waals forces as due to the interacting fluctuating dipole moments between molecules.
1931	John Lennard-Jones proposes the Lennard-Jones interatomic potential.
1931	Irene Joliot-Curie and Frederic Joliot-Curie observe but misinterpret neutron scattering in parafin.
1931	Wolfgang Pauli puts forth the neutrino hypothesis to explain the apparent violation of energy conservation in beta decay.
1931	Linus Pauling discovers resonance bonding and uses it to explain the high stability of symmetric planar molecules.
1931	Paul Dirac shows that charge conservation can be explained if magnetic monopoles exist.
1931	Harold Urey discovers deuterium using evaporation concentration techniques and spectroscopy.
1932	John Cockcroft and Thomas Walton split lithium and boron nuclei using proton bombardment.
1932	James Chadwick discovers the neutron.
1932	Werner Heisenberg presents the proton-neutron model of the nucleus and uses it to explain isotopes.
1932	Carl David Anderson discovers the positron.
1933	Max Delbruck suggests that quantum effects will cause photons to be scattered by an external electric field.
1934	Irene Joliot-Curie and Frederic Joliot-Curie bombard aluminum atoms with alpha particles to create artificially radioactive phosphorus-30.
1934	Leo Szilard realizes that nuclear chain reactions may be possible.
1934	Enrico Fermi formulates his theory of beta decay.
1934	Lev Landau tells Edward Teller that nonlinear molecules may have vibrational modes which remove the degeneracy of an orbitally degenerate state.
1934	Enrico Fermi suggests bombarding uranium atoms with neutrons to make a 93 proton element.
1934	Pavel Cerenkov reports that light is emitted by relativistic particles traveling in a nonscintillating liquid.
1935	Hideki Yukawa presents a theory of strong interactions and predicts mesons.
1935	Albert Einstein, Boris Podolsky, and Nathan Rosen put forth the EPR paradox.
1935	Niels Bohr presents his analysis of the EPR paradox.
1936	Eugene Wigner develops the theory of neutron absorption by atomic nuclei.
1936	Hans Jahn and Edward Teller present their systematic study of the symmetry types for which the Jahn-Teller effect is expected.
1937	H. Hellmann finds the Hellmann-Feynman theorem.
1937	Seth Neddermeyer, Carl Anderson, J.C. Street, and E.C. Stevenson discover muons using cloud chamber measurements of cosmic rays.
1939	Richard Feynman finds the Hellmann-Feynman theorem.
1939	Otto Hahn and Fritz Strassman bombard uranium salts with thermal neutrons and discover barium among the reaction products.
1939	Lise Meitner and Otto Frisch determine that nuclear fission is taking place in the Hahn-Strassman experiments.
1942	Enrico Fermi makes the first controlled nuclear chain reaction.
1942	Ernst Stuckelberg introduces the propagator to positron theory and interprets positrons as negative energy electrons moving backwards through spacetime.
1943	Sin-Itiro Tomonaga publishes his paper on the basic physical principles of quantum electrodynamics.
1947	Willis Lamb and Robert Retheford measure the Lamb-Retheford shift.
1947	Cecil Powell, C.M.G. Lattes, and G.P.S. Occhialini discover the pi-meson by studying cosmic ray tracks.
1947	Richard Feynman presents his propagator approach to quantum electrodynamics.
1948	Hendrik Casimir predicts a rudimentary attractive Casimir force on a parallel plate capacitor.
1951	Martin Deutsch discovers positronium.
1953	R. Wilson observes Delbruck scattering of 1.33 MeV gamma-rays by the electric fields of lead nuclei.
1954	Chen Yang and Robert Mills investigate a theory of hadronic isospin by demanding local gauge invariance under isotopic spin space rotations; first non-Abelian gauge theory.
1955	Owen Chamberlain, Emilio Segre, Clyde Wiegand, and Thomas Ypsilantis discover the antiproton.
1956	Frederick Reines and Clyde Cowan detect antineutrinos.
1956	Chen Yang and Tsung Lee propose parity violation by the weak force.
1956	Chien Shiung Wu discovers parity violation by the weak force in decaying cobalt.
1957	Gerhart Luders proves the CPT theorem.
1957	Richard Feynman, Murray Gell-Mann, Robert Marshak, and Ennackel Sudarshan propose a V-A Lagrangian for weak interactions.
1958	Marcus Sparnaay experimentally confirms the Casimir effect.
1959	Yakir Aharonov and David Bohm predict the Aharonov-Bohm effect.
1960	R.G. Chambers experimentally confirms the Aharonov-Bohm effect.
1961	Murray Gell-Mann and Yuval Neeman discover the Eightfold Way patterns; SU(3) group.
1961	Jeffery Goldstone considers the breaking of global phase symmetry.
1962	Leon Lederman shows that the electron neutrino is distinct from the muon neutrino.
1963	Murray Gell-Mann and George Zweig propose the quark/aces model.
1964	Peter Higgs considers the breaking of local phase symmetry.
1964	J.S. Bell shows that all local hidden variable theories must satisfy Bell's inequality.
1964	Val Fitch and James Cronin observe CP violation by the weak force in the decay of K mesons.
1967	Steven Weinberg puts forth his electroweak model of leptons.
1969	J.C. Clauser, M. Horne, A. Shimony, and R. Holt propose a polarization correlation test of Bell's inequality.
1970	Sheldon Glashow, John Iliopoulos, and Luciano Maiani propose the charm quark.
1971	Gerard 't Hooft shows that the Glashow-Salam-Weinberg electroweak model can be renormalized.
1972	S. Freedman and J.C. Clauser perform the first polarization correlation test of Bell's inequality.
1973	David Politzer proposes the asymptotic freedom of quarks.
1974	Burton Richter and Samuel Ting discover the psi meson implying the existence of the charm quark.
1975	Martin Perl discovers the tauon.
1977	S.W. Herb finds the upsilon resonance implying the existence of the beauty quark.
1982	A. Aspect, J. Dalibard, and G. Roger perform a polarization correlation test of Bell's inequality that rules out conspiratorial polarizer communication. www.3rd1000.com/chronology/chrono.htm

Historia y cualidades del Platino

La historia del platino es mucho más antigua de lo que se cree. Los meteoritos contienen platino y el primer meteorito que se conoce se estrelló contra la tierra hace 2 billones de años. Puesto que tan raro ha aparecido de modo esporádico a lo largo de la historia.
En el s. XIX varios descubrimientos de importancia contempló el crecimiento del platino en el campo de la ciencia. En 1803 el científico británico Wh. Wallaston descubre un proceso para hacer que el platino sea maleable, facilitando su uso comercial. En 1819 se descubrieron en los Urales, (Rusia) unos depósitos de platino (una pepita de platino pura al 80% procedente de los Urales, Rusia, que se reproduce aquí) y en 1866 se descubrieron los diamantes en Kinberley (Sud África) por lo que creció la popularidad del platino como mejor engarce para piedras preciosas.
En 1924 el geólogo alemán Hans Merensky descubrió el mayor depósito del mundo de platino cerca de Johannesburg (Sud África). La moderna industria del platino acababa de nacer.

Para más información acerca del platino:

http://spain.preciousplatinum.com/output/page1061.asp
Se explica con más claridad acerca de su historia, su hayasgo en meteoritos, su relación cultural a través de los años, en la cultura egipcia, civilizaciones de América del Sur, en Europa y su relación con los reyes de Francia y los de Inglaterra, con los zares de Rusia y hasta lo relacionado a la joyería y, por ejemplo, los famosos huevos de Pascua de Fabergé.

También encontrarán más información acerca de este elemento en: http://www.webelements.com/platinum/