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Luisa AchaerandioIgnacio CrespoJuan Carlos GilJosé EdelsteinFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetpuentes de hidrógeno ácido fosfóricomoléculas conectadas por puentes de hidrógenoconformación AJuan Carlos GilCCDSTEnergía vibracional de punto ceroEstructura ADímeroestructura B
Estructura b puente energético
Con
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Juan Carlos Gil describe las conformaciones A y B del ácido fosfórico y el dihidrógeno fosfato, explicando que están conectadas por tres puentes de hidrógeno organizados de forma distinta.
…métodos cuánticos semiempíricos; y encuentran dos familias de baja energía que llaman A y B. Cada familia a su vez tiene varios conformeros semejantes y los llaman A1, B1. Yo voy a hablar todo el rato de A y B para simplificar un poquito la exposición. En ambas conformaciones, A y B, el ácido fosfórico y el dihidrógeno fosfato están conectados por tres puentes de hidrógeno, pero organizados de forma distinta. Lo voy a representar con las manos y lo relato para el podcast, es sencillito; voy a empezar por el B. Estos son mis tres posibles puentes de hidrógeno: pulgar, índice y corazón, se enfrentan a los mismos dedos de la otra malón, de la otra molécula. Esta es la conformación. B, muy sencillo, tres enlaces de hidrógeno, tres contactos, tres receptores Sin embargo, en la conformación A Parece un sumo sacerdote de la secta del no sé qué que está, o sea, que imagina en un bajo oyente que Juan Carlos está juntando así los deditos de…
Significado #2 · Palabras #1
Juan Carlos Gil aborda la dificultad práctica de estudiar la estructura de puentes de hidrógeno en moléculas de fósforo debido a la escasez de estudios de espectroscopía en gas con estos elementos.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5 · Palabras #9estructura puentes de hidrógeno fósforoespectroscopía en gas moléculas fósforoestudios espectroscopía carbono nitrógeno oxígeno…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 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…
Juan Carlos Gil describe las conformaciones A y B del ácido fosfórico y el dihidrógeno fosfato, explicando que están conectadas por tres puentes de hidrógeno organizados de forma distinta.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #1puentes de hidrógeno ácido fosfóricomoléculas conectadas por puentes de hidrógeno…métodos cuánticos semiempíricos; y encuentran dos familias de baja energía que llaman A y B. Cada familia a su vez tiene varios conformeros semejantes y los llaman A1, B1. Yo voy a hablar todo el rato de A y B para simplificar un poquito la exposición. En ambas conformaciones, A y B, el ácido fosfórico y el dihidrógeno fosfato están conectados por tres puentes de hidrógeno, pero organizados de forma distinta. Lo voy a representar con las manos y lo relato para el podcast, es sencillito; voy a empezar por el B. Estos son mis tres posibles puentes de hidrógeno: pulgar, índice y corazón, se enfrentan a los mismos dedos de la otra malón, de la otra molécula. Esta es la conformación. B, muy sencillo, tres enlaces de hidrógeno, tres contactos, tres receptores Sin embargo, en la conformación A Parece un sumo sacerdote de la secta del no sé qué que está, o sea, que imagina en un bajo oyente que Juan Carlos está juntando así los deditos de…
Juan Carlos Gil describe las características de la conformación B del ácido fosfórico, comparándola con una posición de manos y explicando cómo difiere de la conformación A.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #7 · Palabras #2conformación b pulgar con pulgarconformación b índice corazón mano derechapuentes de hidrógeno conformación boxígenos receptores conformación a…y poniéndolo así delante, claro, para que todo el mundo lo vea, pero parece que estás como levantando el símbolo de la coronación de la energía mística de Reiki que nos va aquí a inundar. Como el de, como era este, el de reticulín, bueno. ¿Carlos Jesús? Bueno, la conformación B es así sencilla: pulgar con pulgar, índice con índice, índice con corazón. Sin embargo, en la conformación B conecto primero los dos pulgares y ahora el índice y el corazón de la mano derecha los llevo sobre el mismo dedo de la otra mano. De tal forma que ahora sigo teniendo tres puentes de hidrógeno, pero solo dos oxígenos receptores, uno de ellos se me ha quedado aquí libre. Esa es la estructura en la conformación A. Ya tenemos dos candidatos para el dímero, pues vamos a calcular, como se hace siempre. ¿Cuál es el que ofrece menor energía y eso nos dará una pista de cuál podría ser el que sería esperable en la naturaleza? Bueno, pues los autores utilizan cinco niveles diferentes de química cuántica: desde un DFT, teoría funcional de la densidad, con…
Juan Carlos Gil explica que los cálculos de química cuántica realizados para analizar la conformación A del fosfato revelan que la transferencia de un protón a dihidrogenofosfato no es favorable debido al aumento continuo de energía.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #7energía vibracional punto cero dímeroconformaciones a b del dímerométodos cuánticos estructuras posiblesccdstd referencia conformación btransferencia protónica en conformación aquímica cuántica conformación a fosfatotransferencia protón dihidrogenofosfato energíaestructura b puente energéticoestructura b del fosfatotransferencia de protones identidadbarrera kilojulios por molenergía de punto cero transferencia…¿La que enfrenta los deditos o la raruna? Pues hay empate técnico. Si miramos solo la energía electrónica, sí que los métodos favorecen a A, pero cuando incorporamos la energía vibracional de punto cero, esta diferencia se desploma y algunos métodos incluso Favorecen la estructura B. Con CCDST, que es el de referencia, la ventaja de A pasa de 3,85 kJ por mol antes de incorporar la energía de punto cero a 0,12 solamente, prácticamente cero. De hecho está más o menos en el orden de la incertidumbre del método. Así que la cuántica nos ofrece dos estructuras, dos conformaciones posibles para el dímero. Pero la energía por sí sola no consigue desempatar entre A y B. Esto es parte de lo que me ha gustado del artículo: que cada paso que daban, daban uno para adelante y otro para atrás; es bastante gracioso. Pero es que tampoco nos interesa estrictamente cuál es el Más estable, lo que estamos buscando es cuál favorece la transferencia protónica; estamos buscando la autopista de protones. Así que lo que vamos a intentar ver es cuál de estas dos combinaciones de dedos facilitaría esta transferencia de protones a través de los puentes de hidrógeno. En la conformación A tenemos todos los puentes de hidrógeno iguales, parecería que cualquiera podría hacer saltar un protón para Transformar el fosfato en dihidrogenofosfato, pero cuando se hacen los cálculos, de nuevo, con química cuántica, resulta que a lo largo de este proceso de transferencia de una especie a la siguiente, la energía sube continuamente; no aparece ningún estado estable al lado del puente. O sea que parece que esta transferencia directa no sería favorable. La estructura B, en cambio, hay dos protones que pueden transferirse y cuando lo hace ocurre exactamente el mecanismo que os comentábamos al principio de intercambio de identidades, de tal forma que el defecto protónico pasa de una especie a otra. y además la barrera que calculan es pequeñita, es de solo kilojulios, 6 kilojulios por mol, que incluso puede llegar a ser inferior a la energía de punto cero de la transferencia de ese movimiento preciso. Por lo tanto, si estamos buscando la autopista de protones en el ácido fosfórico, desde luego esta conformación B parece ser la más sugerente. Venga, ya tenemos lo que dice el experimento, datos del universo rho, si queréis, y lo que dice la cuántica Vamos a…
Juan Carlos Gil describe cómo los resultados experimentales del espectro del dímero normal, sin deuterar, muestran que la estructura A encaja mejor que la B, aunque el ajuste no es perfecto.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #17espectro del dímero normalestructura a encaja mejor que bajuste imperfecto al experimento…rho, si queréis, y lo que dice la cuántica Vamos a ver, por tanto, que dice, cómo podemos que la cuántica nos diga que nos debería salir en el experimento Vamos a calcular el espectro de las conformaciones A y B mediante los métodos cuánticos Eso es la figura 5 del artículo a la izquierda tenemos el dímero normal, a la derecha tenemos el deuterado y de arriba a abajo tenemos las tres cosas: las tres etapas. Arriba el experimento, que es lo que dice el universo; en medio la estructura A y abajo la estructura B. Por tanto, hay seis paneles. Bueno, con el dímero normal sin deuterar, el espectro calculado para A encaja bastante mejor que el B, aunque no perfectamente con el experimento, pero no es un encaje perfecto. Solo con esta información no seríamos capaces de discernir entre una y otra, pero entonces. Entra la parte de abajo de la figura, la deuterada, esa segunda música que os decía al principio y aquí la cosa está bastante más clara al sustituir el hidrógeno por deuterio. Algunas vibraciones que antes estaban juntas se separan y en el compuesto normal…
Juan Carlos Gil continúa explicando cómo el uso de deuterio ayuda a resolver la disputa entre las estructuras A y B del ácido fosfórico, revelando que los resultados experimentales favorecen la estructura A, a pesar de que los cálculos cuánticos sugerían lo contrario.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #16 · Palabras #5deuterio desempata estructura acido fosfóricoestructura a observada experimentalmenteresultados experimentales confirman estructura aquímica cuántica predecía estructura b…antes estaban juntas se separan y en el compuesto normal aparecían juntitas y la huella estructural se ve mucho más limpia y resulta que todas las bandas experimentales tienen su equivalente en el espectro calculado para A, mientras que el B falla bastante. Así que el deuterio desempata, si queréis, mete un penalti en la prórroga o yo qué sé, mete un penalti en la prórroga. La estructura observada experimentalmente es la A, y más aún, como todo lo están duplicando, obtienen los mismos resultados con las dos técnicas experimentales, o sea que muy en fin, con mucha verosimilitud, así que hay sorpresa: la estructura que observaba el experimento es la que no es la que la química cuántica decía que podría ser más favorable para observar los protones en la B. La transferencia era fácil en la A, resultaba energéticamente desfavorable; así que identificar la estructura que el universo prefiere pues no ha resuelto el misterio de la extraordinaria construcción conductividad del ácido fosfórico, lo cual supone un pequeño bajón, pero es lo que tiene dejarse llevar por la evidencia y no aferrarse a la teoría de uno. Como decía, no sé quién, no lo recuerdo. Voy concluyendo, ¿por qué me ha molado este artículo? Pues por tres cosas: primero metodológica, hemos usado unos métodos de química cuántica muy variados y bastante sofisticados con dos estructuras que arrojan prácticamente la energía y hemos tenido que ir a…
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 #6 · Palabras #6estructura 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…