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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetquímica en fase gaseosa nitrógenoatrapamiento criogénico materiales energéticoscaracterización espectroscópica cálculos cuánticosnitrógeno liberando energía sin residuoshexanitrógeno como combustibleestación de servicio hexanitrógeno lunanaves repostando hexanitrógeno danielhexanitrógeno n6 repostaje lunarcafé con hielo y argónflujo para mantener inerte n6DanielJuan Carlos GilGastón GiribetJuan CarlosAmoníacoNH3HidracinaN2H4Tetróxido de dinitrógenoCl2hexanitrógeno (N6)N3AGChinaLarga Marcha 10LunaHéctor SocasCLN3HN3NatureWei Yu QianC2H
Hexanitrógeno como combustible
Con
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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.
…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 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…
Significado #1 · 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 #7programa 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 #2hexacina 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 menciona compuestos con alto contenido de nitrógeno utilizados como vectores energéticos, incluyendo el amoníaco (NH3) y la hidracina (N2H4). Explica las propiedades de la hidracina, un combustible hipergólico usado en motores espaciales.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #4amoníaco nh3 portador hidrógeno limpiohidracina n2h4 combustible hipergólicotetróxido de dinitrógeno oxidante hidracina…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 limpio. Y por supuesto la hidracina, que os sonará N2H4, así con esta formita, que es un combustible hipergólico y se utiliza por tanto en los motores espaciales. 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,…
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 #11grupo 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 #3síntesis 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 #8síntesis hexanitrógeno n6ácido de cloro cln3 subproductoácido hidrazoico hn3 reactivodescomposición rápida del 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…
Gastón Giribet explica que para los oyentes es indiferente usar nitrógeno o hidrógeno líquido, pero existe una diferencia significativa entre ambos.
Habla: Gastón GiribetSignificado #15síntesis n6 a 77 kelvinpelícula pura sobre criostatonitrógeno líquido como refrigerantenitrógeno líquido termo caféhidrógeno líquido bajas temperaturasamigos nitrógeno líquido…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…
Juan Carlos Gil explica cómo el punto más probable donde se rompe la molécula de hexanitrógeno (N6) no corresponde al orden de enlace más bajo, sino entre los nitrógenos 2 y 3, y 4 y 5.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #18molécula de hexanitrógeno n6nitrógenos 2 y 3 rompiéndoseorden de enlace entre nitrógenos centralesenlace débil no siempre fácil romper…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…
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 #1 · Palabras #1química en fase gaseosa nitrógenoatrapamiento criogénico materiales energéticoscaracterización espectroscópica cálculos cuánticosnitrógeno liberando energía sin residuoshexanitrógeno como combustibleestación de servicio hexanitrógeno lunanaves repostando hexanitrógeno danielhexanitrógeno n6 repostaje lunarcafé con hielo y argónflujo para mantener inerte n6…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 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…