Una suposición común en química es que el número de coordinación de la superficie de un catalizador determina la reactividad de la reacción que cataliza. Sorprendentemente, Los químicos de la Universidad de Leiden han demostrado ahora que esto no es cierto para la reacción química más simple de la naturaleza:la disociación del hidrógeno. Los investigadores lograron medir las llamadas reactividades absolutas de esta reacción, una primicia en la ciencia. Publicaron sus hallazgos en Angewandte Chemie .

Arma secreta

Los catalizadores se utilizan ampliamente en nuestra vida diaria, como el catalizador de platino en el escape de su automóvil. Sin embargo, a menudo no se comprende cómo funcionan exactamente. El profesor Ludo Juurlink y su grupo intentan cambiar esto y tienen un arma secreta para hacerlo:una superficie curva de platino. El año pasado, este equipo les valió dos publicaciones en las principales revistas:en Ciencias Finalmente demostraron qué modelo teórico para la reacción del hidrógeno en el platino es correcto y en PNAS demostraron cómo reacciona el oxígeno con el platino. Ahora, los químicos usaron este platino especial para sacudir una importante idea establecida en química:la coordinación.

Acercándonos a un catalizador

Para explicar esto, primero tenemos que echar un vistazo a la superficie de un catalizador, que es donde tienen lugar las reacciones químicas. Esta superficie consta de átomos, átomos de platino en este estudio, que están alineados de una manera específica. Cada átomo tiene un número de coordinación diferente, indicando cuántos otros átomos rodean a este átomo en particular. Si tomamos la reacción de hidrógeno sobre platino como ejemplo, la idea general era la siguiente:el número de coordinación de los átomos en la superficie del platino determina la reactividad hacia el hidrógeno molecular.

El equipo de Leiden utilizó dos cristales de platino curvados para probar esta hipótesis. "Debido a que la superficie de platino es curva, la estructura atómica cambia muy gradualmente a lo largo de la superficie, "explica el líder del grupo Juurlink." Puedes comparar esta estructura con una escalera, cuyos pasos hacia los bordes se vuelven cada vez más estrechos. En el centro, parece más un salón de baile ". Pero, ¿por qué es tan importante? La superficie de un catalizador no es plana y lisa, pero irregular, con escalones y torceduras. Y exactamente en estas irregularidades, tienen lugar reacciones químicas. Con el platino curvo, los investigadores imitan este efecto, al mismo tiempo que se sabe exactamente cuántos pasos o torceduras tiene cada parte del cristal. Esto permitió a los químicos medir la reactividad del hidrógeno en comparación con la densidad de escalones o torceduras del platino.

Pasos y torceduras

"Identificamos tres tipos de irregularidades, "dice la candidata al doctorado Sabine Auras, primer autor del estudio. "Están los de tipo A, el tipo B, y el tipo retorcido ". Para cada tipo, midió las reactividades. Donde la superficie tiene más escalones o más torceduras, la reactividad aumenta. Hasta aquí, Nada nuevo bajo el sol. "Pero también encontramos que este aumento es diferente para cada tipo de irregularidad. Y esta diferencia no se corresponde con lo que cabría esperar en términos de coordinación". En lugar de, el equipo definió secciones transversales para la interacción de hidrógeno y pasos o torceduras, que son un hito importante para otros investigadores en el campo.

Visión a largo plazo

Los fundamentos de esta publicación en Angewandte Chemie se establecieron hace cinco años cuando el ex Ph.D. El candidato Dima Bashlakov descubrió algo especial al estudiar un cristal de platino curvo. "Creo que nuestra investigación respalda la idea de que la financiación de la ciencia nunca debe centrarse en la visión a corto plazo o en los resultados a corto plazo, "dice Juurlink." Lamentablemente, estos son dos aspectos que parecen tan comunes en las aplicaciones de investigación en estos días ".

Auras agrega:"Entiendo que tenemos una responsabilidad con la sociedad. Pero con cierto grado de libertad, que puede proporcionar la financiación a largo plazo, podemos obtener resultados realmente únicos. No siempre se puede dirigir la ciencia ".