Representación 3D de una de las nuevas moléculas. Los iones de silicato en disposición tetraédrica se pueden ver en las pompas de jabón esféricas para comparar. Crédito:Jens Rump / Universidad de Bonn
Los químicos de la Universidad de Bonn (Alemania) 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 socios de enlace del átomo, que no tienen la forma de un tetraedro a su alrededor, pero plano como un trapecio. Esta disposición suele ser energéticamente extremadamente desfavorable, sin embargo, las moléculas son muy estables. Sus propiedades son completamente desconocidas hasta ahora; los investigadores ahora quieren explorarlos. Los resultados se publicarán en el Revista de la Sociedad Química Estadounidense , pero ya están disponibles en línea.
Como su carbono relativo, 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 socios de enlace (los llamados ligandos) en las esquinas tetraédricas. Este arreglo es energéticamente más favorable. 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 estos, los cuatro ligandos no forman un tetraedro, sino un cuadrado distorsionado, un trapecio. Se encuentran en un plano junto con el silicio. "A pesar de esto, los compuestos son tan estables que pueden llenarse en botellas y almacenarse durante semanas sin ningún problema, "explica el Dr. Priyabrata Ghana, un ex estudiante de doctorado que desde entonces se ha trasladado a la Universidad RWTH 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 por completo que la disposición trapezoidal se "rompa" en un tetraedro. "Nuestros cálculos informáticos indican que no existe una estructura para las moléculas que sea más favorable energéticamente que la forma trapezoidal plana, "enfatiza Jens Rump, estudiante de doctorado en el Instituto de Química Inorgánica.
Representación 3D de una de las nuevas moléculas. La mitad izquierda de la imagen muestra una sección de la estructura cristalina de un cristal de cuarzo con átomos de silicio rodeados tetraédricamente. Crédito:Jens Rump / Universidad de Bonn
Los investigadores cultivaron cristales de las sustancias y luego los explotaron con rayos X. La luz de rayos X es dispersada por los átomos y cambia de dirección. Por tanto, estas desviaciones se pueden utilizar para calcular la estructura espacial de las moléculas en el cristal. Junto con las mediciones espectroscópicas, este método confirmó que los ligandos y el silicio están de hecho en el mismo plano en las nuevas moléculas.
Aunque la síntesis de los compuestos exóticos debe realizarse bajo gas inerte, por lo demás, es comparativamente simple. Producir los materiales de partida, por otra parte, es complejo; uno de ellos se sintetizó por primera vez hace poco más de diez años y ya ha sido la fuente para la síntesis de varias clases novedosas de compuestos de silicio.
La influencia de la estructura inusual en las propiedades del silicio, un elemento importante para la industria electrónica, no está nada claro en este momento. De todos modos, durante mucho tiempo se consideró completamente imposible producir tales compuestos.
