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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetprograma espacial chinohexanitrógeno nueva moléculacarrera ventaja cuántica prácticaespacios con dos dimensiones temporalesChinaLarga Marcha 10LunaHéctor SocasGastón GiribetJuan CarlosCl2Juan Carlos Gilhexanitrógeno (N6)NatureWei Yu QianC2HN3AGnitrógeno 15CCSDT77 KelvinUniversidad de JessenArthur Mark DukovPeter SchreinerGoogle ScholarCLN3HN3NH3CCPVTZDanielViniciosimetría C2HNewtonCarbonoDioxígenoNitrógeno
Hexanitrógeno nueva molécula
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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.
…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…
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 #1 · Palabras #1programa 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 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 #16nitrógeno 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 ausente…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…
Juan Carlos Gil continúa hablando sobre los alotropos del nitrógeno, mencionando compuestos exóticos como la acida de sodio y el pentafolio, y contrastándolos con descubrimientos recientes.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #18alotropos nitrógeno exóticosanión acida n3- sales establespentafolato anión n5 carga negativasal pentafolio preparada en 1999clínica moderna tiempos de newton…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…
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 describe el proceso de síntesis del hexanitrógeno (N6), explicando que la primera etapa implica una reacción química donde se utiliza cloro molecular (Cl2).
Habla: Juan Carlos GilSignificado #5 · Palabras #2molécula de nitrógeno neutraalótropo inestable de nitrógenoquímica del nitrógeno unicorniogrupo de simetría c2halótropo neutro nitrógeno naturewei yu qian primer autorsíntesis y caracterización n6wei yu qian autores naturepeter schreiner citas google escolarmolécula metaestable predicciones teóricassimetría c2h espectros vibraciónsíntesis 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…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 estas cosas. Y el objetivo del artículo era tal cual, era obtener y caracterizar el hexanitrógeno porque tenían predicciones teóricas previas que sugerían que una forma bastante lineal de esta molécula podría ser metaestable y con algunos trucos podría ser accesible a determinados experimentos. 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 #12síntesis 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…
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 #17espectroscopía 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 describe un paso adicional en la investigación del hexanitrógeno (N6), donde se utilizan experimentos isotópicos para confirmar su estructura.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #14 · Palabras #6bromo molecular sustituye clorofotólisis elimina guarreerías muestraestructura n6 sin cloro bromoexperimentos 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 romper…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 molecular, utilizan bromo molecular y obtienen exactamente las mismas bandas, por lo tanto, nuestro culpable, nuestro asesino, no tiene ni cloro ni bromo, está claro, eso ya lo hemos quitado, por lo tanto, es una forma de saber 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…
Juan Carlos Gil resume las conclusiones principales de un artículo científico sobre la síntesis y caracterización experimental de moléculas de nitrógeno más allá del N2, destacando su estabilidad inesperada.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #8síntesis caracterización n6molécula nitrógeno más allá n2estabilidad inesperada molécula n6polinitrógenos neutros desafían estabilidad…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…
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 #13hexanitrógeno como combustibleestación de servicio hexanitrógeno lunanaves repostando hexanitrógeno daniel…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…