Los químicos sintetizan compuestos de silicio "planos"...
Los exóticos moleculares son inusualmente estables
Los químicos de la Universidad de Bonn han sintetizado compuestos extremadamente inusuales. Su bloque de construcción central es un átomo de silicio. Diferente de lo habitual, sin embargo, es la disposición de los cuatro compañeros de unión del átomo, que no tienen la forma de un tetraedro a su alrededor, sino que son planos como un trapezoide. Esta disposición suele ser energéticamente muy desfavorable, pero las moléculas son muy estables. Sus propiedades son completamente desconocidas hasta ahora; los investigadores ahora quieren explorarlas.
Representación en 3D de una de las nuevas moléculas. Los iones de silicato en disposición tetraédrica pueden verse en las pompas de jabón esféricas para comparar.
© Jens Rump / Universität Bonn
Al igual que su relativo carbono, el silicio generalmente forma cuatro enlaces con otros átomos. Cuando lo hace, el resultado suele ser un tetraedro. El átomo de silicio se encuentra en el centro, sus compañeros de unión (los llamados ligandos) en las esquinas tetraédricas. Esta disposición es la más favorable energéticamente. Por lo tanto, surge casi automáticamente, al igual que una pompa de jabón suele ser esférica.
Los investigadores dirigidos por el Prof. Dr. Alexander C. Filippou del Instituto de Química Inorgánica de la Universidad de Bonn han construido ahora moléculas que contienen silicio que son tan inusuales como una pompa de jabón en forma de cubo. En ellas, los cuatro ligandos no forman un tetraedro, sino un cuadrado distorsionado, un trapezoide. Se encuentran en un plano junto con el silicio. "A pesar de ello, los compuestos son tan estables que pueden ser llenados en botellas y almacenados durante semanas sin problemas", explica el Dr. Priyabrata Ghana, un antiguo estudiante de doctorado que desde entonces se ha trasladado a la Universidad RWTH de Aachen.
Los exóticos moleculares son inusualmente estables
Los propios investigadores se sorprendieron por esta inusual estabilidad. Descubrieron la razón modelando las moléculas en la computadora. Los ligandos también forman enlaces entre sí. En el proceso, forman un marco sólido. Esto parece ser tan fuerte que evita completamente que la disposición trapezoidal se "rompa" en un tetraedro. "Nuestros cálculos por ordenador indican que no hay ninguna estructura para las moléculas que sea más favorable energéticamente que la forma trapezoidal plana", enfatiza Jens Rump, un estudiante de doctorado del Instituto de Química Inorgánica.
Los investigadores cultivaron cristales de las sustancias y luego los hicieron estallar con rayos X. La luz de los rayos X es dispersada por los átomos y cambia su dirección. Por lo tanto, estas desviaciones pueden utilizarse para calcular la estructura espacial de las moléculas del cristal. Junto con las mediciones espectroscópicas, este método confirmó que los ligandos y el silicio están en efecto en el mismo plano en las nuevas moléculas.
Aunque la síntesis de los compuestos exóticos debe llevarse a cabo bajo gas inerte, por lo demás es comparativamente simple. La producción de los materiales de partida, por otra parte, es compleja; uno de ellos se sintetizó por primera vez hace poco más de diez años y ya ha sido la fuente de la síntesis de varias clases nuevas de compuestos de silicio.
La influencia de la inusual estructura en las propiedades del silicio, un elemento importante para la industria electrónica, es completamente incierta en este momento. En cualquier caso, durante mucho tiempo se consideró completamente imposible producir tales compuestos.
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