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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetnitrógeno diatómico n2 más establealótropos neutros nitrógeno almacenamiento energíaliberación energía descomposición en n2energía de enlace nitrógeno 100 kilojulios molJuan Carlos GilJuan CarlosNatureWei Yu QianC2H77 Kelvin100 gigapascales2000 KelvinNewtonGastón GiribetC60C70Héctor SocasCarbonoDioxígenoNitrógeno
Alótropos neutros Nitrógeno almacenamiento energía
Ep522: China a la Luna; Hexanitrógeno; Computación Cuántica; Espacios de Klein
4 de septiembre de 20258 momentos
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Juan Carlos Gil resume que, aparte del nitrógeno diatómico (N2), no existen alótropos neutros estables del nitrógeno en condiciones normales, aunque estos podrían ser candidatos ideales para el almacenamiento de energía.
…no se ha detectado, es el unicornio que diría Gastón quizá de la química del nitrógeno Algunas de las que he dicho están en una línea de tiempos, les falta alguna, yo he metido un poquito más de sal y pimienta, en la figura 1, parte A del artículo que os voy a comentar Resumiendo, aparte del N2 no existen alótropos neutros del nitrógeno estables en condiciones decentes, no a 100 gigapascales sin embargo tendrían, tienen muchísimo interés, daos cuenta de que son candidatos ideales para el almacenamiento de energía y muy limpia porque en caso de liberar esta energía se descompondrían en N2 que es lo más estable y poco contaminante e inocuo que conocemos. es inerte completamente, nosotros nos entran los pulmones y vuelve a salir en las condiciones fisiológicas del cuerpo es inerte, nada que hacer, obviamente si le atacamos con oxidantes muy fuertes como flúor y le calentamos pues genera cositas pero su energía de enlace como decía antes era 100 kilojulios por mol y vencer eso requiere a la masa Decía que otros compuestos, no solo de nitrógeno, pero con muy alto nitrógeno, pues sí se utilizan como vectores energéticos. Como el amoníaco, el NH3, es fácil de manejar, es solamente ligeramente tóxico y es un candidato bueno como portador de hidrógeno…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas y Juan Carlos Gil introducen un nuevo tema relacionado con la composición de la atmósfera terrestre, destacando que está compuesta principalmente de nitrógeno, a diferencia de la creencia común sobre el oxígeno.
Habla: Héctor SocasSignificado #17atmósfera terrestre compuesta de nitrógenopresión parcial 21 gracias al nitrógenoevolución de pulgones con nitrógenoalótropos elemento químico purocarbono diamante estructura tetraédricananotubos carbono formas diversasgrafito hoja de grafeno…placer tenerlo por aquí y damos la bienvenida a Gastón Giribet, que se nos une ahora. ¿Qué tal, Gastón? ¿Cómo estás? Hola amigos, un gusto verlos de nuevo. Gusto es nuestro, Gastón es doctor en Ciencias Físicas, profesor en la Universidad de Nueva York, NYU. y vamos a entrar ahora directamente con un tema, Juan Carlos, que nos proponías de un artículo que acaba de salir, bueno, que salió recientemente en Nature, donde se habla del nitrógeno, que algo tan mundano como el nitrógeno, es lo más que tenemos a nuestro alrededor en la atmósfera, mucha gente piensa que nuestra atmósfera es de oxígeno, nuestra atmósfera es nitrógeno. Los árboles, los árboles también. Sí, pero la atmósfera es que es mayoritariamente nitrógeno, o sea, casi todo lo que hay en la atmósfera, lo que respiramos es casi todo, bueno, mayoritariamente nitrógeno Y hace que la presión parcial sea .21, que es la adecuada, es como han evolucionado nuestros pulgones, si quitas el nitrógeno, pues, en fin, oxígeno puro sería otra cosa Pues sí, hoy toca un poquito de química, quería hablar De, en particular, de alótropos. Alótropos, sí, con tilde. Un halótropo son distintos halótropos son formas distintas en las que puede presentarse un mismo elemento químico puro, que tienen por tanto distinta estructura molecular o cristalina. El campeón de los halótropos, a nadie se le escapa, es el carbono que tiene toda suerte de formas, desde la red tridimensional tetraédrica del diamante hasta los nanotubos de carbono pasando por las hojas planas del grafito, la única hoja del grafeno o... Y hasta hace cosas como la que llevas en la camiseta, que no hemos hablado. Pero aquí tiene muchas más cosas con nitrógenos y oxígenos; esto que os estoy contando es… Bueno, ahora por sacar el tema, que se me olvidó al presentarte hablar de tu camiseta, pero…
Juan Carlos Gil continúa hablando sobre una camiseta con un diseño relacionado con nitrógenos y oxígenos, mencionando la falta de fulerenos en el diseño.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #10camiseta diseño nitrógenos oxígenosfulerenos balones de fútbol c60alótropos carbono molécula…tiene muchas más cosas con nitrógenos y oxígenos; esto que os estoy contando es… Bueno, ahora por sacar el tema, que se me olvidó al presentarte hablar de tu camiseta, pero ya de esa camiseta… Le llevo una cafeína asterisco, le faltan algunos en la clima. Ya hemos hablado alguna vez de esa camiseta, de la cafeína. Me lo he puesto a propósito y me faltaban los fulerenos, que si no los habéis visto nunca, miradlos porque son una chulada: que son balones de fútbol, típicamente C60, C70 y hay otros. Todo eso son alótropos del carbono, moléculas solo formadas por carbono; que como digo es el campeón, pero ¿sabéis cuál es? el subcampeón? A ver, una encuesta rápida, ¿qué elemento creéis que tiene, aparte del carbono, más alótropos? Más moléculas con solo ese elemento ¿Puedo decir una burrada capaz? Por supuesto ¿El silicio o no? Silicio solo en los chips y nada más, una forma,…
Juan Carlos Gil explica que las personas están respirando nitrógeno constantemente sin prestarle atención, ya que este gas es muy inerte y su molécula (N2) es extremadamente estable.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3nitrógeno atmosférico gas inertemolécula n2 estabilidad extremaenlace triple nitrógeno 945 kj molmolécula nitrógeno n2 estabilidadtriple enlace carbono energía 835dioxígeno energía enlace menos 500momento dipolar molécula nitrógeno ausentenitrógeno diatómico brutalmente estableazida de sodio en airbags cochesácida de sodio compuesto nitrógeno sodioalotropos nitrógeno exóticosanión acida n3- sales establespentafolato anión n5 carga negativasal pentafolio preparada en 1999clínica moderna tiempos de newtonn4 detectado efímera en 2002nitrógeno negro ultra alta presión gigapascalesyunque diamante experimentos 100 gigapascales…ser baja afinidad química son razonablemente estables en las condiciones oxidantes de nuestra naturaleza. Obviamente, nunca vas a encontrar un cacho de magnesio o de sodio por la calle. Eso se lo ha comido la atmósfera. Y he dejado el nitrógeno para el final. Lo decíamos antes, todos estamos en este momento respirando mogollón de nitrógeno y ni nos preocupamos de ello. Según entra, vuelve a salir al ratito. Bueno, un poquito se queda disuelto en la sangre. ¿Por qué? Porque es un gas muy inerte. El dinitrógeno, la molécula N2 es la habitual de la atmósfera, es extraordinariamente estable, tiene un enlace triple con energía de enlace 945 kilojulios por mol, la más alta entre Dos átomos del mismo elemento. El triple enlace del carbono, tal también, pero su energía de enlace es 835, un 12% menos, y el oxígeno, por ejemplo, el dioxígeno, pues la mitad aproximadamente, algo menos de 500. La molécula de nitrógeno no solo es tan estable en su enlace, sino que es muy pequeñita, obviamente simétrica, no hay momento dipolar y tiene todos los electrones desapareados, es diamagnética, lo que hace el bulldozer de las moléculas, es extraordinariamente estable y por eso, eso per se pone muy. Difícil la vida a otros alotropos del nitrógeno. En cuanto tienen la oportunidad de formarse, decaen al nitrógeno diatómico porque es brutalmente estable. ¿Y esto se utiliza en qué? En varios o en muchos explosivos. Por ejemplo, la acida de sodio, luego os digo lo que es la acida, es un compuesto de nitrógeno y sodio se utilizó durante muchos años en los airbags de los coches. Era la sustancia explosiva, muy rápidamente degenera en nitrógeno, por tanto no es tóxico los gases que se generan, pero sí la propia ácida de sodio, con lo cual modernamente se utiliza otras cosas. y por tanto, ¿conocéis algún otro al otro po del nitrógeno? Difícilmente los hay, pero son un poquito exóticos. Decía este de la anión acida N3-, ya hice spoiler antes, pues da lugar a sales estables que puedes tener en un bote en el laboratorio, como la mencionada acida de sodio. El pentafolato es un anión N5 con una carga negativa, es un pentagonito al que le sobra una carga y su primera sal se preparó en 2017, hace nada, no estamos hablando de alquimía, de los tiempos de Newton, todo esto es clínica muy moderna y existe también el N5 positivo, en este caso se llama pentafolio y el agua de la sal se preparó en el año 1999. Bien, pero en cuanto a moléculas neutras, aparte del nitrógeno, Se ha detectado un N4 en 2002 de forma muy, muy efímera; vamos, tan efímera que no tenemos ni idea de qué forma tiene, así que está como candidato no confirmado. Y luego hay otro alótropo, se llama nitrógeno negro, pero es una forma de ultra alta presión con un yunque de diamante de estos que se hacen a veces experimentos a 100 gigapascales y además a 2000 Kelvin; vamos, que no, no nos va a solucionar la vida, no nos vamos a hacer sillas de nitrógeno negro. También tenemos la hexacina, que es un análogo nitrogenado del benzeno, por tanto N6, que sería un anillo plano, que me ha hecho gracia porque en la videoportada que se ha preparado por hoy aparecía aparentemente un N6, o sea que era esta exótica molecular…
Juan Carlos Gil resume que, aparte del nitrógeno diatómico (N2), no existen alótropos neutros estables del nitrógeno en condiciones normales, aunque estos podrían ser candidatos ideales para el almacenamiento de energía.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1nitrógeno diatómico n2 más establealótropos neutros nitrógeno almacenamiento energíaliberación energía descomposición en n2energía de enlace nitrógeno 100 kilojulios mol…no se ha detectado, es el unicornio que diría Gastón quizá de la química del nitrógeno Algunas de las que he dicho están en una línea de tiempos, les falta alguna, yo he metido un poquito más de sal y pimienta, en la figura 1, parte A del artículo que os voy a comentar Resumiendo, aparte del N2 no existen alótropos neutros del nitrógeno estables en condiciones decentes, no a 100 gigapascales sin embargo tendrían, tienen muchísimo interés, daos cuenta de que son candidatos ideales para el almacenamiento de energía y muy limpia porque en caso de liberar esta energía se descompondrían en N2 que es lo más estable y poco contaminante e inocuo que conocemos. es inerte completamente, nosotros nos entran los pulmones y vuelve a salir en las condiciones fisiológicas del cuerpo es inerte, nada que hacer, obviamente si le atacamos con oxidantes muy fuertes como flúor y le calentamos pues genera cositas pero su energía de enlace como decía antes era 100 kilojulios por mol y vencer eso requiere a la masa Decía que otros compuestos, no solo de nitrógeno, pero con muy alto nitrógeno, pues sí se utilizan como vectores energéticos. Como el amoníaco, el NH3, es fácil de manejar, es solamente ligeramente tóxico y es un candidato bueno como portador de hidrógeno…
Juan Carlos Gil resume que, a pesar de los esfuerzos continuos, se ha intentado sintetizar una molécula de nitrógeno neutra pero estable, sin éxito.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10 · Palabras #2molécula de nitrógeno neutraalótropo inestable de nitrógenoquímica del nitrógeno unicorniogrupo de simetría c2halótropo neutro nitrógeno naturewei yu qian primer autor…Al descomponerse se libera de cianitrógeno y agua porque se tiene que juntar a un oxidante como el tetróxido de dinitrógeno. Es fenomenal en términos ingenieriles, se genera un montón de empuje, pero es brutalmente tóxica la hidracina, así que se están por Todos los medios buscando alternativas. Después de toda esta introducción de las mías, desde hace mucho tiempo se está intentando sintetizar una molécula de nitrógeno, un alótropo, neutra pero sí todos los intentos han fracasado porque son muy inestables, entonces es como de nuevo el unicornio de la química del nitrógeno, pues es poder sintetizar una molécula estable y como podéis imaginar es. en este contexto en el que aparece el artículo del que os quiero hablar, preparación de un alotropo neutro de nitrógeno, dos puntos, hexanitrógeno, C2H-N6 el C2H es el grupo de simetría, lo comento luego, no tiene nada que ver con carbonos ni con hidrógenos, es N6, se ha publicado de forma abierta en Nature, con lo cual está accesible, lo firma como primer autor Wei Yu Qian, que es doctorando en la Universidad de Jessen en Alemania el segundo autor es Arthur Mark Dukov, que entiendo es su director de tesis, y el tercer autor es el Pope Peter Schreiner, que le busco en Google Escolar y tiene 32.500 citas, así que un rato haciendo…
Gastón Giribet explica que para los oyentes es indiferente usar nitrógeno o hidrógeno líquido, pero existe una diferencia significativa entre ambos.
Habla: Gastón GiribetSignificado #7síntesis n6 a 77 kelvinpelícula pura sobre criostatonitrógeno líquido como refrigerantenitrógeno líquido termo caféhidrógeno líquido bajas temperaturasamigos nitrógeno líquidonitrógeno líquido a 4 kelvinenergía de punto cero heliohelio sólido inexistente…la cafeína de la camiseta. Mira qué cosa, no había hecho la relación. Bueno, además de con este arrastre tan simpático con Argon, cuando vieron que la cosa funcionaba, eso lo comento nuevo, probaron una estrategia distinta e hicieron depositar los productos. De la reacción directamente sobre una ventana del criostato que están utilizando a 77 Kelvin, que ya es una, bueno, temperatura decente; es la temperatura del nitrógeno líquido. No necesitas ultracongelación, con nitrógeno líquido te vale, y formaron una película pura, sin matriz de argón ni leches, directamente sobre el criostato, de lo que luego demostrarán que también era N6. Perdón, te puedo hacer una nota al pie, porque quizá A los oyentes les da lo mismo; para ellos el hidrógeno líquido o el nitrógeno líquido, pero sepan que hay una gran diferencia. Por eso, cuando decimos nitrógeno líquido, estamos hablando: es algo muy frío, pero algo que uno va y se lleva un termo de café lleno de eso. Te lo venden. Si tiene un amigo, no, incluso si tiene un amigo acá en bajas temperaturas, voy y le pido un poco de nitrógeno líquido. En cambio, hidrógeno líquido. Es otra escala, ¿no? Digo esto porque para nosotros el nitrógeno líquido nos parece, ah, eso es como... No recuerdo, pero que es 4 Kelvin de ese orden, ¿no? El hidrógeno líquido y casi, casi no es, de hecho el helio sólido, pues no existe. Claro, hidrógeno hablaba del helio, la energía de punto cero del helio es suficiente como para impedir que se forme el sólido. Claro, por eso decíamos esto de que nitrógeno, digo, porque dicho así suena, pero es algo cualunque Bueno, pues se nos han formado cositas ahí en la matriz de Argon y en la película ¿Cómo las caracterizamos? Pues fundamentalmente mediante espectroscopía…
Juan Carlos Gil continúa explicando los métodos utilizados para estudiar el hexanitrógeno (N6), detallando cómo se calcula la distribución de carga entre sus átomos de nitrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #13 · Palabras #9distribución de carga en n6nitrógenos 2 y 5 compensan cargaanálisis topológico densidad electrónicamapa completo densidad electrónica…a vinicio ya le puedes preguntar cualquier cosa, calculan por ejemplo el orden de enlace entre los distintos nitrógenos que resultan ser casi sencillo, 1 ,1 de orden de enlace entre los dos centrales, casi 2 entre los terminales e intermedio 1,4 entre los Centrales también la distribución de carga que resulta tener 0,2 unidades electrónicas positivas aproximadamente en los nitrógenos 2 y 5, que se compensan con los nitrógenos 4 y 3. Y los dos nitrógenos centrales son neutros. Y quinta técnica que usan: análisis topológico de la densidad electrónica. Calculan el mapa completo de densidad electrónica y obtienen que el talón de Aquiles, si queréis, de esta molécula, que es el Punto más probable donde se rompa es entre los nitrógenos 2 y 3 y 4 y 5, que curiosamente no corresponden al orden de enlace más bajo que estaba entre los nitrógenos centrales. Bueno, es complicado de explicar, pero que quede la idea de que en química un…
Juan Carlos Gil describe un trabajo científico que combina química en fase gaseosa, atrapamiento criogénico, caracterización espectroscópica y cálculos cuánticos para crear materiales energéticos basados únicamente en nitrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #19síntesis caracterización n6molécula nitrógeno más allá n2estabilidad inesperada molécula n6polinitrógenos neutros desafían estabilidadquímica en fase gaseosa nitrógenoatrapamiento criogénico materiales energéticoscaracterización espectroscópica cálculos cuánticosnitrógeno liberando energía sin residuos…en la enseñanza. Estamos testeando el algoritmo de YouTube. El olfato químico de este señor sugiere que podría existir el N10 y por lo visto se lo han tomado en serio y están intentando sintetizarlo. Bueno, voy concluyendo porque es importante yo creo lo. ¿Qué cuenta este artículo? Primero, porque logra la síntesis y caracterización experimental de un al otro pó molecular neutro del nitrógeno, más allá del manido N2, que ha sido una aspiración teórica desde hace muchísimos años. Además, esta molécula tiene una estabilidad inesperada, lo que decíamos: 77 Kelvin podría almacenarse durante muchísimos años, lo cual es sorprendente y, desde luego, desafía la idea tradicional de que los polinitrógenos neutros deberían ser intrínsecamente inestables y explosivos. Luego, el trabajo es una delicia, es un Ejemplo brillante de depuración experimental, combina química eso en fase gaseosa, la técnica del atrapamiento criogénico y una caracterización espectroscópica brutal junto a un todo respaldado por unos cálculos cuánticos de muy alto nivel. Esto abre la puerta a una nueva clase que no existe de materiales energéticos extremos solamente utilizando nitrógeno; que, como os decía, podrían liberar mogollón de energía y además descomponerse sin residuos tóxicos solamente nitrógeno. ¿Os imagináis una fábrica de esto? Este montaje experimental de hexanitrógeno en la superficie de la luna, como que se ha gustado ese estado, Daniel, y una especie de estación de servicio de hexanitrógeno en órbita y una fila de naves esperando para repostar este combustible eficazísimo que…