Investigadores de la Ruhr-Universität Bochum han observado cómo una molécula de una estructura cristalina sólida se solvata en un disolvente líquido a nivel molecular por primera vez. El proceso es demasiado rápido para descifrarlo a temperatura ambiente. El equipo de Ruhr Explores Solvation (Resolv) Cluster of Excellence utilizó métodos microscópicos que funcionan a temperaturas particularmente bajas. El grupo dirigido por el Dr. Karsten Lucht y la profesora Karina Morgenstern del Departamento de Química Física I describe los pasos relevantes en el proceso de solvatación en la revista. Angewandte Chemie el 11 de octubre de 2018.

"Comprender el proceso de solvatación es de fundamental importancia para la química, Dado que el conocimiento podría ayudar a influir en la interacción entre los disolventes y las moléculas solvatadas de manera específica y, por lo tanto, a controlar las reacciones químicas de manera aún más completa, "explica Karsten Lucht.

Para el estudio, los químicos analizaron cristales de una molécula orgánica utilizando microscopía de túnel de barrido de baja temperatura, que opera a menos 265 grados Celsius. A esta temperatura, los movimientos moleculares se detienen, permitiendo obtener imágenes de las moléculas individuales.

Estructura cristalina solvatada en agua

Los investigadores fijaron las moléculas orgánicas en una superficie de plata especial. Los grupos funcionales de las moléculas formaron luego cadenas. "Esta estructura corresponde a un cristal unidimensional, "explica Lucht. Luego, los científicos agregaron una pequeña cantidad de agua, que se unió a las moléculas orgánicas en posiciones definidas. Finalmente, calentaron el sistema a menos 193 grados Celsius, por lo que la estructura cristalina se perdió por completo.

"La pérdida del orden molecular corresponde a la solvatación del cristal orgánico en una solución real, "describe Karina Morgenstern. Las moléculas orgánicas individuales solo interactúan con las moléculas de agua y, por lo tanto, pueden considerarse solvatadas". De esta manera, pudimos observar los pasos relevantes del proceso de solvatación en moléculas individuales por primera vez, es decir, el cristal seco, la unión del solvente y su completa solvatación, "dice el investigador.