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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetgrupo de simetría c2halótropo neutro nitrógeno naturewei yu qian primer autorNatureWei Yu QianC2HJuan Carlos GilGastón GiribetJuan CarlosCCSDTCLN3HN3NH3TNTKelvinCl2hexanitrógeno (N6)YouTubenitrógeno 15N3AG77 KelvinPeriodic VideosPeter SchreiberN10simetría C2HVinicioCCPVTZChinaLarga Marcha 10LunaHéctor SocasDaniel10 Kelvin
Formación hexanitrógeno (N6)
Con
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Juan Carlos Gil introduce un artículo sobre la preparación de un alótropo neutro de nitrógeno llamado hexanitrógeno (C2H-N6), explicando que el C2H es un grupo de simetría y no está relacionado con carbono o hidrógeno.
…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…
Significado #9 · Palabras #1
Héctor Socas anuncia los temas que se tratarán en el episodio, incluyendo el programa espacial chino, una nueva molécula llamada hexanitrógeno y la exploración de espacios con dos dimensiones temporales.
Habla: Héctor SocasSignificado #15programa espacial chinohexanitrógeno nueva moléculacarrera ventaja cuántica prácticaespacios con dos dimensiones temporales…cuentas sobre el coste de los libros y el material escolar. Material escolar que mayoritariamente se fabrica en China, al igual que también se fabrica en China el cohete Larga Marcha 10, un pedazo de bestia con la que esperan llevar tripulantes a la Luna. Hoy hablaremos de eso, del ambicioso programa espacial chino y también de la síntesis de una nueva molécula, el hexanitrógeno, de la carrera hacia la ventaja cuántica con utilidad práctica y también como a veces nos quedamos sin tiempo. Vamos a pensar y explorar un poco la idea de espacios con dos dimensiones temporales; a ver si por ahí nos pudiéramos explayar. Que por cierto, no sé si saben que la etimología de explayar también está relacionada con la vuelta al cole, por terminar de cerrar el círculo. Viene del prefijo latino ex, fuera de, y el sustantivo playa, que es playa en latín, así que explayar es…
Juan Carlos Gil describe la hexacina, un análogo nitrogenado del benzeno conocido como N6, destacando su baja estabilidad y comparándola con un 'unicornio' de la química del nitrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #2 · Palabras #11hexacina análogo nitrogenado benzenon6 anillo plano exótica molecularestabilidad baja barrera disociación kj molgastón unicornio química 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 Tiene una estabilidad muy baja, una barrera de disociación de solo 4 kJ por mol, con lo cual la miras y se te descompone el nitrógeno, así que 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…
Juan Carlos Gil introduce un artículo sobre la preparación de un alótropo neutro de nitrógeno llamado hexanitrógeno (C2H-N6), explicando que el C2H es un grupo de simetría y no está relacionado con carbono o hidrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9 · Palabras #1grupo de simetría c2halótropo neutro nitrógeno naturewei yu qian primer autor…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…
Juan Carlos Gil describe la formación del hexanitrógeno (N6) a partir de residuos de ácido que se enlazan tras una reacción química con cloro molecular.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1síntesis hexanitrógeno n6cloro molecular cl2 reacción químicaproceso en dos etapas n6síntesis hexanitrógeno con acido de plataacido n3 como superficie sólidaazufre amarillo sustituyendo nitrógenomolécula cloro diatómico cl2azufre con átomos de azufreácido plata nitrato n3agformación hexanitrógeno n6reacción química con cloro molecularmolécula exanitrógeno linealángulo nitrógenos tres cuatro…Entonces, de una forma lineal me refiero a plana, no cíclica y sin ramificaciones. Era lo que la teoría tentativamente asignaba a una simetría, como os comentaba, C2H, que luego la comento mejor al hablar de los espectros de vibración. ¿Cómo lo atacaron? Pues con un proceso en dos etapas y aquí ya me empieza a emocionar porque es realmente chulo. La primera etapa, como podéis imaginar, es una etapa meramente química; se busca la reacción y lo que se hizo fue hacer fluir cloro, cloro molecular. Vaya, me había traído una moleculita y la he dejado cloro molecular, que como sabéis es CL2. Lo hicieron, un segundito, que tengo aquí unos dibujos para guiarme a mí mismo. hicieron fluir cloro molecular sobre una superficie sólida de acida de plata La acida es esto de aquí, aunque he tenido que utilizar átomos de azufre amarillo porque no tenía suficientes de nitrógeno, pero es así, la acida es N3 y la plata es el atomito metálica Entonces un sólido de estos se hace fluir Perdona, pero esto hay que describirlo Juan Carlos nos está aquí enseñando las bolitas con palitos donde tiene hecha una molécula de cloro diatómico y la otra molécula con tres bolitas amarillas que es el azufre y una gris... El nitrógeno, quiero que sea nitrógeno Acida de plata N3AG y a mi derecha el cloro molecular CL2 Bueno, pues lo que ocurre es que cada uno de los dos cloros roba un enlace, roba un electrón a las acidas y se sustituye formando cloruro de plata por una parte Esto de aquí, cloruro de plata, pues cloro y plata es iónico pero ahora lo veis como una sola molécula y entonces los dos restos acidas que quedan colgando, los dos restos N3, se enlazan de esta forma para formar el exanitrógeno. El exanitrógeno, que como veis es una molécula razonablemente lineal, de hecho los restos acidas de los dos extremos son completamente lineales y entre los nitrógenos 3 y 4 pues tiene un ángulo, un ángulo razonablemente acusado. Por cierto, me hizo mucha gracia; la cida de plata es de lo más reactivo y explosivo que se conoce, entonces me hizo mucha gracia porque leí un comentario en Reddit de alguien que decía que se sentía muy contento porque este artículo no tuviese una sección in…
Juan Carlos Gil describe las reacciones químicas involucradas en la síntesis del hexanitrógeno (N6), mencionando la formación de subproductos reactivos como ácido de cloro y ácido hidrazoico.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #3síntesis hexanitrógeno n6ácido de cloro cln3 subproductoácido hidrazoico hn3 reactivodescomposición rápida del n6síntesis n6 argón ultracongeladosuperficie ultracongelada a 10 kelvinproductos volátiles arrastrados por argónargón condensado como sólido n6…porque leí un comentario en Reddit de alguien que decía que se sentía muy contento porque este artículo no tuviese una sección in memoriam. ¿Vale? O sea que nadie ha visto. Lo primero que he hecho ha sido mirar si había una inmemoria y estoy muy contento. Bueno, pues esta reacción produce un montón de guarrerías muy reactivas, ácida de cloro, CLN3. Falta decir, ningún doctorando ha sido dañado durante el desarrollo de este paper. También ácido hidrazoico, que es HN3, no NH3, que es el amoleaco, HN3, y supuestamente estas cositas, ¿vale? Todavía no lo hemos determinado, ¿vale? y obviamente esto se te va a descomponer a toda leche. Y es entonces donde entra la segunda etapa, que me Parece una belleza, en lo que llaman captura en matriz criogénica. Todos estos productos volátiles generados en las reacciones se arrastran con un flujo de argón, un flujo de argón hacia una superficie ultracongelada a 10 Kelvin. El argón a esa temperatura es bastante gordito; se condensa como sólido, se forma sólido y atrapa en su matriz cristalina a todas las cositas que haya pillado volando por el camino, de tal forma que las encapsula ahí en Un entorno inerte y bueno, pues ya les cuesta muchísimo más reaccionar o descomponerse, ¿vale? Me recuerda mucho, lo veía en un vídeo, a Han Solo, al inestable Han Solo atrapado en carbonita, del episodio 1, si no recuerdo, del episodio 4 del original; es…
Juan Carlos Gil explica cómo los investigadores modificaron la técnica de síntesis del hexanitrógeno (N6), depositando los productos directamente sobre una ventana a 77 Kelvin, que es la temperatura del nitrógeno líquido.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14 · Palabras #6síntesis n6 a 77 kelvinpelícula pura sobre criostatonitrógeno líquido como refrigerante…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…
Juan Carlos Gil explica cómo los investigadores caracterizan las especies formadas en la matriz de argón durante la síntesis del hexanitrógeno (N6), utilizando espectroscopía infrarroja para identificar compuestos desconocidos.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #10espectroscopía infrarroja argónespecies embebidas matriz argónbandas infrarrojo cloro hidrógeno…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 infrarroja También esto es chulo, esto hace pensar en química, hemos atrapado a una serie de especies en una matriz de argón y el argón es monoatómico, se queda ahí como bolitas, es decir, no tiene vibración molecular por lo tanto cualquier banda de infrarrojo que consigamos de esa mezcla guarra no es del argón, es de otras cosas, es de las especies embebidas y así pasó, hicieron espectroscopía infrarroja, encontraron un montoncito de bandas ya conocidas, de acuarradas como acidas, de cloro, de hidrógeno y otras cuatro muy claritas, desconocidas, que podrían corresponder al anhelado N6 con esta simetría C2H. Estas bandas se obtienen tanto en la matriz de argón como en la peliculita esta sobre el criostato a 77 Kelvin. C2H, ¿qué es eso? Es una nomenclatura de un grupo de simetría que tiene un único eje de simetría C2 de 180 grados, un centro de inversión y un…
Juan Carlos Gil explica cómo la estructura teórica del hexanitrógeno (N6) se asemeja a una Z o un número cinco estirado, relacionándolo con bandas observadas en espectroscopía infrarroja y haciendo referencia a figuras específicas de un artículo científico.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8 · Palabras #5estructura teórica hexanitrógeno n6espectroscopía infrarroja bandas observadasfiguras artículo científico n6…eje de simetría C2 de 180 grados, un centro de inversión y un plano especular. Esto es muy difícil de visualizar, salvo que si te digo que es el grupo de la letra S mayúscula o de la Z mayúscula o del 5 de los displays estos de 7 segmentos, ¿no? Son 8, ¿vale? De hecho, la propuesta teórica del N6 ya era así y es como la que estoy mostrando en YouTube. Bueno, pues es como una Z o un 5 estirado un poquito, ¿vale? Y eso corresponde a estas cuatro; es congruente con estas cuatro bandas en infrarrojo, ¿vale? Esta figura que yo he mostrado de forma también aparece en las figuras 3 y 4 del artículo. Tenemos cuatro. bandas, ¿cómo las asociamos a esta estructura que no existe? Bueno, pues aquí ya se pegan la imaginación química y lo que, en fin, una de las cosas que me han gustado especialmente hasta cinco cositas se les ocurren. Primero, en vez de utilizar cloro…
Juan Carlos Gil comenta sobre los cálculos realizados para estudiar el hexanitrógeno (N6), expresando sorpresa por la cantidad de recursos computacionales empleados.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #10 · Palabras #2experimentos isotópicos estructura n6nitrógeno 15 en el extremo n6isómeros n15 acidas combinadasproporciones bandas compatibles n6n6 molécula razonablemente pequeñamétodo csdt correlaciones electrónicas doblesrecursos computacionales empleados n6cálculos vinicio derroche ordenadorhexanitrógeno n6 simulaciones costosasccpvtz funciones base gaussianasdistribución electrónica molecular alta fidelidadniveles electrónicos perfiles de reacciónteoría funcional densidad híbridovinicio confirma simetría c2h n6isómero trans del hexanitrógeno n6orden de enlace sencillo 1 1 nitrógenosorden de enlace dos centrales casi 2orden de enlace intermedio 1 4 nitrógenosdistribución de carga en n6nitrógenos 2 y 5 compensan cargaanálisis topológico densidad electrónicamapa completo densidad electrónicamolécula de hexanitrógeno n6nitrógenos 2 y 3 rompiéndoseorden de enlace entre nitrógenos centralesenlace débil no siempre fácil rompern6 estable durante 35 milisegundosvida media n6 a 77 kelvininvestigador principal observa peliculilla transparentetécnicas teóricas calculan vida media n6n6 vida media milisegundos añostemperatura n6 kelvin añostnt acusado fabricación n6fabricación n6 difícilestabilidad n6 130 añosaplicaciones tecnológicas n6vídeo youtube periodic videosperiodic videos profesor químicapeter schreiber entrevista n6n6 análogo dicloro tricloruro nitrógenoesvástica brazos nitrógeno centraln10 posible enlace grupos acida…que lo que sea, que ahí, lo que haya, no contiene aloje. Segundo, irradian la muestra con luz un poquito energética, visible con alto componente de violeta, de tal forma que todas estas guarrerías desaparecen porque son fotolábiles, sufren fotolisis, ¿vale? Lo que, bueno, pues es otra pista que acompaña a que estas bandas corresponden a algo que puede ser el N6, es algo nuevo, esto se ve bien en la figura 3 Tercero, siguiente paso, pues se meten con experimentos isotópicos, en vez de partir de una acida normal, parten de una acida con un nitrógeno 15, un isotopo en el extremo, de tal forma que al combinar dos acidas existen tres isómeros Los N15 en ambos extremos, los N15, los dos pegaditos en los nitrógenos 3 y 4 o en un extremo y en el centro y la molécula con N15 en el extremo y en el centro es el doble de probable que las otras dos, simplemente por dos combinaciones y así es, obtienen bandas con unas proporciones 1, 2 y 1, lo que es compatible de nuevo con este N6 Y cuarto, pues se pegan ya a la pasada con cálculos a vinicio, que yo no he visto tanto derroche de tiempo de ordenador ¿vale? El N6 es una molécula razonablemente pequeña, accesible y bueno, pues utilizan un método brutal: el método CCSDT utiliza correlaciones electrónicas completas hasta las dobles excitaciones e incluye las triples. Esto no, me río porque cuando yo estudié la carrera esto ni lo soñábamos, vamos. Incluye las correlaciones triples mediante de forma perturbativa y no solo eso, sino que el conjunto de bases, de funciones base que utilizan, que se llama CCPVTZ es brutal; por ejemplo, describe el nitrógeno con 30, 30 gaussianas, es un numerazo increíble. Esto te permite describir la distribución electrónica molecular con muy alta fidelidad: un método fabuloso, tremendamente costoso, con ello calculan los niveles electrónicos y los perfiles de reacción. Luego utilizan otra forma distinta para optimizar la geometría y el análisis vibracional; no lo voy a describir, es un híbrido de la teoría del funcional de la densidad. El caso es que con toda esta sopa de letras. de métodos a Vinicio confirman perfectamente las frecuencias del espectro, confirman la simetría C2H y confirman que el isómero del que estamos hablando, porque podría haber dos, podría haber cis y trans, ¿de acuerdo? Este y este, bueno, estoy intentando hacerlo con el modelo en YouTube, este con los dos ácidas hacia el mismo lado, os podéis imaginar que se molestan entre ellas, o sea, el más probable era el trans y así resulta ser Una vez que tienes los modelos 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 enlace débil no significa siempre fácil de romper. Alrededor de un enlace hay otros átomos, otras moléculas y nubes de electrones, ¿vale? Y existen rutas químicas que son inaccesibles y resulta que en este caso es más fácil romper los nitrógenos que tienen un orden de enlace un poquito superior. Calcula, de estas técnicas teóricas, no medidas, de estas técnicas teóricas calculan las vidas medias y resulta que a temperatura ambiente estiman que este N6 es estable durante 35, casi 36 milisegundos que por lo menos es compatible con el hecho de que la corriente de argón sea capaz de capturarlo antes de que se desmonte y a 77 Kelvin, este que ven, ven con sus ojos, lo cuenta el investigador principal, ve la peliculilla transparente, bueno, pues dice el método teórico, estima que tiene una vida media de 130 años, 130 años, vaya diferencia, ¿no? Valdría. O sea, de milisegundos a años. Fíjate, de 36 milisegundos a 130 años al pasar de 10 Kelvin a 77. Impresionante. Este comentario sobre el TNT lo tendré que quitar en la versión... ¿Por qué? Te lo demonetizo. No nos vayan a acusar de que estamos aquí diciéndole a la gente cómo fabricar N6. Chicos, si consiguen fabricar N6, que no ha sido fácil. Exacto. Como decíamos antes, buena suerte con eso, ¿no? Buena suerte, buena suerte. Sí, Gastón, el hecho de que aguante estos 130 años es una de las subidas de cejas que nos permiten soñar con las posibles aplicaciones tecnológicas de este bicho. Por cierto, hay un vídeo de YouTube en el canal. Periodic Videos es un profesor que ya tiene 77 años, delicioso, que cuenta cosas sobre química, en el que entrevistan o hacen, bueno, discuten el artículo, entrevistan a Peter Schreiber y por sugerencia del señor de 77 años que hace este canal él dice que este N6 podría ser un análogo del dicloro y por tanto igual que existe el tricloruro de nitrógeno él especula con la posibilidad de que tres de estos grupos acida, cada uno de ellos N3, se podría enlazar a un único nitrógeno central, una suerte de esvástica pero con tres brazos, con lo cual sería N10. Vamos mejorando el vídeo, estamos tocando todas las palabras clave para que nos hagan una inspección. Bueno, si no nos bajan este episodio en breve, es que algo nos están dando bien 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…
Juan Carlos Gil imagina un escenario futurista donde se utiliza hexanitrógeno como combustible, visualizando una estación de servicio en órbita lunar con naves esperando para repostar.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #17hexanitrógeno como combustibleestación de servicio hexanitrógeno lunanaves repostando hexanitrógeno danielhexanitrógeno n6 repostaje lunarcafé con hielo y argónflujo para mantener inerte n6…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 estaría estabilizado por el frío natural del espacio. Bueno, pues yo me lo imagino perfectamente. Y hasta aquí lo que quería contar. Con el flujo ese para mantenerlo atrapado e inerte, también pasa por ahí el café y así ya te queda; y te haces el café con hielo y argón, que no veas. Ya, perfecto. Bueno, pues mira, la gente ya Sabe que puede escuchar este programa no solo por el tema, las reflexiones profundas, los temas filosóficos, la física sesuda que plantea, sino también como decimos siempre, para evitar el insomnio y ahora también para aprender a hacer café con hielo. Que…