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Luisa AchaerandioIgnacio CrespoJuan Carlos GilJosé EdelsteinFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetfósforo en ácidos nucleicosgrupos fosfato en adn arnfosfolípidos en membranas celularestesis de juan carlos gilatp adp monedas de cambio celularfosforilación proteínas regulación celularácido fosfórico molécula madre h3po4ácido fosfórico h3po4eliminación de protones químicoscation hidrógeno hautopista de protones químicadihidrógeno fosfato h2po4 menosHéctor SocasH2PO4-HPO4--PO4-Juan Carlos GilH3PO4estructura AÁcido fosfóricoNano-electro-sprayDímerosIonesATPAdenosine trifosfatoADPAdenosine difosfatoChompsADNARNFósforoÁcidos NucleicosMembranas CelularesH3O+
PO4-
Con
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Juan Carlos Gil continúa explicando la estructura del ácido fosfórico (H3PO4) y cómo se pueden eliminar sus protones de forma química.
…blanco, que es el que sufre la emisión, o sea que eso está chulo. Una anécdota irrelevante: en Canarias se sigue llamando fósforos a las cerillas y supongo que en América también, en algunos sitios, porque tenemos muchas variaciones en el idioma español. Pero El fósforo no es solo cerillas, sino que es uno de los seis elementos esenciales de la vida, ¿no? ¿Os acordáis? Chomps, ahí está la P en la quinta o sexta posición y en la vida aparece en general fundamentalmente en forma de grupos fosfato, donde en los esqueletos de los ácidos nucleicos, tanto ADN como ARN, cuyos grupos fosfato en disolución, que es como suele actuar obviamente los ácidos nucleicos, están ionizados y eso hace que las moléculas de ácido nucleico en vivo sean polielectrolitos. Y he hecho esta frase tan larga porque es lo que estudié yo en la tesis y me lo sé y lo quiero decir. Son polielectrolitos, moléculas gigantes que están ultracargadas. Tenemos los fosfolípidos, claro, en las membranas celulares que llevan ahí el fósfo en el nombre por el fósforo. el ATP, adenosine trifosfato, es la moneda de cambio energético, una de las monedas de cambio energético en la célula y el ADP, el adenosine difosfato y bueno luego está la fosforilación de proteínas que es uno de los varios pero uno de los grandes mecanismos de regulación celular. y si queréis el papá químico, la molécula madre, tanto papá como mamá de todas estas variaciones, bueno pues es el ácido fosfórico, es el H3PO4. H3PO4 tiene ahí tres hidrógenos y resulta que se los podemos ir quitando químicamente uno a uno, lo cual se le quitamos un protón, protón es H+, es el cation hidrógeno. Me ha hecho gracia porque antes Héctor te has referido al HLC como, no sé si ha dicho exactamente, una autopista de protones. Yo habilar yo de otra autopista de protones, en este caso química. Bueno, si al ácido fosfórico le quitas un protón se queda dihidrógeno fosfato, H2PO4 menos. Si le quitas otro, hidrógeno fosfato, HPO4 con dos cargas negativas. y hasta un tercero, si le enfrentas a cosas suficientemente electropositivas, pues se te quedaría el fosfato, PO4-. El ácido fosfórico aparece en química prebiótica, tiene importancia en procesos atmosféricos y además tiene aplicaciones tecnológicas en baterías y en pilas de combustible precisamente asociado a lo que os voy a contar. Y es que tiene una propiedad muy…
Significado #3 · Palabras #1
Juan Carlos Gil expresa su interés por el fósforo, un elemento que le fascina debido a sus múltiples alótropos, aunque reconoce que este tema podría no ser de interés general.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8fósforo elemento favorito juan carlos gilalótropos del fósforo nombres distintosfósforo blanco tetraedros reactivocerillas antiguas fósforo blanco reactivo…tiene porque tú sueles traer temas que tienen doblez tienen algo que parece una cosa pero luego cuando lo despliegas aquello es como los cuentos estos de pequeños que lo abres y sale un castillo allí y tú dices ¿dónde estaba este castillo aquí metido dentro? Me ha llamado la atención pero reconozco que puede no ser de interés general. ¿Por qué lo traigo? Porque el fósforo es probablemente mi elemento favorito. Pero a ver, como sea interés general tenemos que hacerlo gratuito, entonces no vayamos a liarla ahora. El fósforo, cuando lo estudié me encantó porque tiene un montón de alótropos que los llaman con distintos nombres. Está el fósforo blanco, que son tetraedros de cuatro átomos de fósforo y que es extraordinariamente reactivo. Y luego tenemos el fósforo negro, el fósforo rojo e incluso el fósforo violeta, cada uno con sus estructuras y propiedades de su padre y de su madre. Los antiguos fósforos, las cerillas, antes se llamaban fósforos porque eran de fósforo blanco, eran tremendamente reactivos, aquello no había que lo controlase. En la actualidad. Tendemos a usar fósforo rojo, por lo menos en la capa externa, que cuando se fricciona contra lo que sea para encender la cerilla. La presión hace que una pequeña cantidad se convierta en fósforo blanco, que es el que sufre la emisión, o sea que eso está…
Juan Carlos Gil continúa explicando la estructura del ácido fosfórico (H3PO4) y cómo se pueden eliminar sus protones de forma química.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3 · Palabras #1fósforo en ácidos nucleicosgrupos fosfato en adn arnfosfolípidos en membranas celularestesis de juan carlos gilatp adp monedas de cambio celularfosforilación proteínas regulación celularácido fosfórico molécula madre h3po4ácido fosfórico h3po4eliminación de protones químicoscation hidrógeno hautopista de protones químicadihidrógeno fosfato h2po4 menos…blanco, que es el que sufre la emisión, o sea que eso está chulo. Una anécdota irrelevante: en Canarias se sigue llamando fósforos a las cerillas y supongo que en América también, en algunos sitios, porque tenemos muchas variaciones en el idioma español. Pero El fósforo no es solo cerillas, sino que es uno de los seis elementos esenciales de la vida, ¿no? ¿Os acordáis? Chomps, ahí está la P en la quinta o sexta posición y en la vida aparece en general fundamentalmente en forma de grupos fosfato, donde en los esqueletos de los ácidos nucleicos, tanto ADN como ARN, cuyos grupos fosfato en disolución, que es como suele actuar obviamente los ácidos nucleicos, están ionizados y eso hace que las moléculas de ácido nucleico en vivo sean polielectrolitos. Y he hecho esta frase tan larga porque es lo que estudié yo en la tesis y me lo sé y lo quiero decir. Son polielectrolitos, moléculas gigantes que están ultracargadas. Tenemos los fosfolípidos, claro, en las membranas celulares que llevan ahí el fósfo en el nombre por el fósforo. el ATP, adenosine trifosfato, es la moneda de cambio energético, una de las monedas de cambio energético en la célula y el ADP, el adenosine difosfato y bueno luego está la fosforilación de proteínas que es uno de los varios pero uno de los grandes mecanismos de regulación celular. y si queréis el papá químico, la molécula madre, tanto papá como mamá de todas estas variaciones, bueno pues es el ácido fosfórico, es el H3PO4. H3PO4 tiene ahí tres hidrógenos y resulta que se los podemos ir quitando químicamente uno a uno, lo cual se le quitamos un protón, protón es H+, es el cation hidrógeno. Me ha hecho gracia porque antes Héctor te has referido al HLC como, no sé si ha dicho exactamente, una autopista de protones. Yo habilar yo de otra autopista de protones, en este caso química. Bueno, si al ácido fosfórico le quitas un protón se queda dihidrógeno fosfato, H2PO4 menos. Si le quitas otro, hidrógeno fosfato, HPO4 con dos cargas negativas. y hasta un tercero, si le enfrentas a cosas suficientemente electropositivas, pues se te quedaría el fosfato, PO4-. El ácido fosfórico aparece en química prebiótica, tiene importancia en procesos atmosféricos y además tiene aplicaciones tecnológicas en baterías y en pilas de combustible precisamente asociado a lo que os voy a contar. Y es que tiene una propiedad muy…
Juan Carlos Gil explica cómo el transporte de protones por ácido fosfórico se asemeja a la transferencia de protones en moléculas de agua, describiendo un proceso que involucra puentes de hidrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #20puente de hidrógeno en aguaácido fosfórico moléculas oxígeno e hidrógenored enlaces de hidrógeno del aguamecanismo molecular ácido fosfórico…en relación con el agua, que le pasa lo mismo. Una molécula de H2O recibe un protón y se convierte momentáneamente en cationhidronio, H3O+. El hidronio no es estable y por tanto cedes el protón extra a otra molécula de agua de al lado mediante un... ¿A través de qué? A través de un puente de hidrógeno. Esa es la gracia y eso va a ser parte de lo que os cuento. De tal forma que el siguiente agua se transforma en hidróneo y así sucesivamente. Bueno, pues al ácido fosfórico le tiene que pasar algo parecido, pero el mecanismo molecular preciso de este proceso está muchísimo peor entendido que en el agua, en parte porque si ya la red de enlaces de hidrógeno del agua es tremendamente compleja y además dinámica, pues imaginaos en el ácido fosfórico en el que tenemos cuatro oxígenos y tres hidrógenos por molécula. Aquello es una fiesta, no solo eso, hay una vuelta de tuerca más y Es que además de transportar protones también podemos imaginarnos lo contrario. Se puede transmitir un protón de menos, un hueco, un defecto protónico, que Francis nos lo ha contado mil veces en los sólidos; el defecto de un electrón por ejemplo. Bueno, pues…
Juan Carlos Gil distingue entre la molécula tetraédrica P4, con tensiones en sus enlaces internos, y el ácido fosfórico, donde el fósforo está estabilizado por electrones adicionales provenientes del oxígeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1ácido fosfórico transferencia de protonesanión especie desprotonada químicaaniones inusuales hidrógeno fosfatofosfato mecanismo transferencia aniónicotransporte de protones ácido fosfóricodihidrógeno fosfato mecanismo transferenciaácido fosfórico y dihidrógeno fosfatotransferencia de protones mecanismo aniónicomoléculas intercambian su identidadjuan carlos gil explica transferenciaácido fosfórico en bateríaspilas de combustible permiten protonesmecanismo detallado para optimizarestabilidad del compuesto fósforomolécula tetraédrica p4fósforo estabilizado por oxígenoácido fosfórico aditivo alimentariocontrol de ph con ácido fosfórico…le llega un cubo por fin, pasa de tener 0 a 1, pero la persona que tenía delante se ha quedado con 0. Es decir, lo que se transmite ahora es la ausencia de cubo que se mueve; esta ausencia, este hueco de cubo se mueve en sentido contrario al de los cubos. Pues de nuevo, en el ácido fosfórico puede ocurrir algo parecido y el hueco ahora sería la especie desprotonada, que en química llamamos anión, ¿vale? Y este mecanismo de transferencia de protones aniónico podría ser especialmente relevante en el ácido fosfórico porque, como os he contado, tiene una capacidad de producir distintos aniones inusitadas de hidrógeno fosfato, hidrógeno fosfato, hasta llegar al fosfato. Esto ya lo apuntaba un trabajo previo en el que Achacaba, o que hacía que ponía la pistola humeante en las manos del hidrógeno fosfato. Se cree que puede ser responsable de este mecanismo. Bueno, pues también se propuso, estoy intentando dar unas pinceladas a los antecedentes del trabajo que os voy a comentar, que no solo eso, no solo el dihidrógeno fosfato, sino que podría intervenir en este mecanismo de transferencia de protones en el fosfórico y amigos relacionados, un dímero, un dímero formado por una molécula completa de fosfórico y una molécula al. que le falta un protón, un dihidrógeno fosfato que para los que tengan sensibilidad química os podéis, llama la atención que son el ácido y la base conjugada, o sea son de un solo compuesto el ácido y su base conjugada se alinearían, se asociarían para hacer un mecanismo de transferencia de protones de tal forma que cuando esa transferencia tenga lugar ocurre algo bastante simpático y es que el ácido fosfórico se convierte en dihidrógeno fosfato y el dihidrógeno fosfato se convierte en fosfórico. Es decir, las moléculas intercambian su identidad. El defecto de protón pasa de una molécula a la otra, de una especie química a la otra. y esto que se conta así un poco a mata caballo, bueno pues al menos sobre el papel, al menos tal como lo he descrito yo, pues parece el mecanismo perfecto, el mecanismo paradigmático para una posible vía de transferencia de protones mediante un mecanismo aniónico, ¿vale? Y es aquí. Eso tendría interés, por ejemplo, en baterías ¿no? Pero completo. O sea, no entendemos el mecanismo, pero usamos fosfórico a saco porque en baterías y en pilas de combustible, pues porque trazo, permite protones muy bien. Pero claro, para optimizarlas nos gustaría saber el mecanismo detallado y en eso incide este arte. Pero es suficientemente estable ese compuesto, que me preocupa, tú empezabas diciendo el fósforo, pues precisamente que es muy inflamable ¿no? Pero eso es química, Héctor, a veces haces ese tipo De cosas, una cosa es el P4, cuatro átomos de fósforo formando una molécula tetraédrica con unas tensiones en los enlaces internos espectaculares y otra es el fosfórico, en el que el fósforo tiene ese número de oxidación 7 y está perfectamente contento con todos sus orbitales rellenos por electrones que le sobran a los oxígenos. En química cambias un poquito y te resulta otra cosa radicalmente distinta. El ácido fosfórico es perfectamente sano; de hecho, creo que se utiliza, aquí lo digo con boca pequeña, luego lo busco, se utiliza como aditivo alimentario. No sé lo que hace; supongo que formará un tampón para control de pH, pero esto me lo acabo de inventar y no estoy seguro. El trabajo del que os quiero hablar se llama Espectroscopía vibracional criogénica del dímero desprotonado del ácido fosfórico. Bueno, ya suenan todas las palabras porque creo que las he mencionado la mayoría. Se ha publicado en adierto en The Journal of…
Juan Carlos Gil explica la estrategia utilizada para simplificar el estudio del transporte de protones en ácido fosfórico, enfocándose en un dímero de ácido fosfórico y dihidrógeno fosfato como sistema representativo.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #19dímero ácido fosfórico dihidrógeno fosfatosimplificación del transporte de protonesquímica cuántica en ácido fosfóricoproblema intratable manejable…pues el H3PO4 no te quiero contar, así que hacen algo muy de químico-físicos, bueno y también de físicos en general, que es buscar el sistema representativo más pequeñito y más fácil de estudiar, que sea eso representativo del todo en alguna forma, ¿vale? Reducimos el problema a la cosa representativa más pequeña y lo que han hecho en este caso es centrarse en el sospechoso de la pistola humeante que os comentaba antes, ese dímero ácido fosfórico de hidrógeno fosfato. Así que, primer gotcha, la simplificación va a ser enorme, porque no estamos estudiando el líquido, el ácido fosfórico completo, sino dos moléculas aisladas, pero a cambio convierte un problema intratable en uno manejable, tanto experimentalmente como mediante cálculos de química cuántica, que os comentaré luego. Si queremos saber cómo pasa un protón de una moleculita a Otra, lo primero que tenemos que tener cierta idea es cómo es esa estructura de puentes de hidrógeno y aquí tenemos una, la primera, dificultad práctica bastante gorda porque todos sabéis mogollón de estudios de espectroscopía en gas de moléculas que tienen…
Juan Carlos Gil explica las dificultades experimentales para estudiar el ácido fosfórico y sus compuestos en fase gaseosa debido a su tendencia a descomponerse al calentarse.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #6ácido fosfórico difícil en fase gasdescomposición del ácido fosfórico al calentarsenano-electro-spray para estudiar fosfóricosdímetros y iones en nano gotitas…la primera, dificultad práctica bastante gorda porque todos sabéis mogollón de estudios de espectroscopía en gas de moléculas que tienen carbono, hidrógeno, nitrógeno, oxígeno, las más habituales, pero seguro que de fósforo habéis oído hablar pocas ¿Y por ¿Qué? Pues porque el fosfórico y sus relacionados es bastante puñetero experimentalmente en fase gas, porque en cuanto intentas vaporizarlo calentándolo se descompone en estos amigos que os contaba antes y en otros, ¿vale? Así que los autores recorren una técnica bastante simpática que se llama nano-electro-spray; lo que hacen es partir de ácido fosfórico líquido y generan nano gotitas minúsculas cargadas que llevan dentro estos dímeros, en parte iones, y se los llevan a fase gas. Gotitas minúsculas cargadas. No sé si os trae algo a la mente, pero a mí. enseguida me acordé del experimento de Millikan ¿os acordáis? Es que cuando yo lo vi de pequeño, es fascinante cómo producía gotitas de aceite y claro en una había un electrón, en otra 17, en otra 43.000 electrones y viendo el campo magnético, creo que era…
Juan Carlos Gil reflexiona sobre la estructura A del ácido fosfórico, describiéndola como rara y peculiar debido a la convergencia de dos puentes de hidrógeno sobre el mismo oxígeno receptor.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4estructura a del ácido fosfóricopuentes de hidrógeno sobre oxígeno receptorfosfatos y estructura aquímica del ácido fosfórico…Así que los autores proponen este sistema como un benchmark, benchmark bastante exigente para posibles nuevos métodos de química cuántica. Si consigues identificar que el que aparece en la naturaleza es el que de verdad aparece, pues tu método será bueno. La segunda es una reflexión química y es que la estructura A es esta: rarísima, bastante peculiar, en la que dos puentes de hidrógeno convergen sobre el mismo oxígeno receptor. Bueno, pues resulta que esta había indicios de que aparecía en otros sistemas relacionados con los fosfatos, así que los autores sugieren que podría ser una estructura relativamente común o recurrente en la química del ácido fosfórico. Y la tercera, quería volver de nuevo a Poner un punto de pausa sobre el alcance del resultado, porque hemos estudiado el dímero aislado en fase gas y a temperatura criogénica, o sea, le hemos aislado hasta el extremo y por tanto no estamos explicando para nada el mecanismo de la extraordinaria…