Sorprendentes conocimientos sobre la química de los radicales hidroxilo en BESSY II
Un ingenioso truco permite comprender mejor la vía de reacción
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¿Cómo se forman los radicales en las soluciones acuosas cuando se exponen a la luz ultravioleta? Esta cuestión es importante para la investigación sanitaria y la protección del medio ambiente, por ejemplo en relación con la sobrefertilización de las masas de agua por la agricultura intensiva. Un equipo del BESSY II ha desarrollado un nuevo método para investigar los radicales hidroxilo en solución. Gracias a un ingenioso truco, los científicos han obtenido información sorprendente sobre la vía de reacción.
Los radicales hidroxilo (OH-) se encuentran en todas partes, desde la troposfera hasta las células del cuerpo humano. Allí provocan estrés oxidativo y aceleran el proceso de envejecimiento. También están cada vez más presentes en ríos y lagos, donde se forman por la fotólisis de óxidos de nitrógeno que han entrado en el agua procedentes de suelos sobrefertilizados. Cuando la radiación UV de la luz solar incide sobre los óxidos de nitrógeno, se generan radicales hidroxilo y otros radicales. La química de estos radicales es muy difícil de caracterizar con precisión, ya que reaccionan con gran rapidez.
Un equipo dirigido por el profesor Alexander Föhlisch, del HZB, ha investigado la química de los radicales hidroxilo formados a partir de óxidos de nitrógeno en el agua mediante espectroscopia de absorción de rayos X en la fuente de rayos X BESSY II.
Trabajamos con una célula de muestra de chorro líquido, en la que podemos estudiar moléculas en solución en condiciones muy realistas. Esto sólo es posible en BESSY II", explica Leo Cordsmeier, primer autor del estudio. Los científicos aprovecharon el hecho de que ciertas moléculas pueden "capturar" radicales. La molécula TEMPO es conocida como captadora de radicales, tanto de carbono como de óxido de nitrógeno. Utilizamos TEMPO como una especie de truco", explica Cordsmeier. Sirve de "sensor", porque esta molécula interviene directamente en la reacción y puede detectarse muy fácilmente en nuestro experimento. Esto nos permite analizar directamente la reacción de los radicales OH".
De este modo, pudieron observar, paso a paso, cómo se forman los radicales en soluciones acuosas que contienen óxidos de nitrógeno cuando se irradian con luz ultravioleta y cómo los une la TEMPO. De este modo, también consiguieron medir un estado intermedio inesperado, lo que permitió reconstruir con precisión la vía de reacción. Sus resultados muestran que el protón del radical hidroxilo reacciona primero con el TEMPO. Para la eliminación de radicales hidroxilo por TEMPO, demostramos que el mecanismo no procede a través de un estado intermedio unido entre las dos moléculas, como se ha propuesto en la literatura, sino a través de una transferencia de electrones. Se trata de un hallazgo sorprendente", afirma Alexander Föhlisch. Este estudio ha permitido a su equipo desarrollar un nuevo método para investigar los radicales en solución, lo que les permite observar selectivamente dónde se rompen los enlaces y se forman otros nuevos.
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Publicación original
Leo Cordsmeier, Wagner Ribeiro da Silva Neto, Mattis Fondell, Rolf Mitzner, Vinícius Vaz da Cruz, Sebastian Eckert, Alexander Föhlisch; "Mechanisms of Hydroxyl Radical Chemistry in Aqueous Solution Triggered by Photoexcitation and Probed by Soft X-rays"; Journal of the American Chemical Society, Volume 148, 2026-2-17
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