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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetmetales nobles estabilidad oxidantesmagnesio sodio condiciones atmosféricasnitrógeno elemento finalnitrógeno 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 newtonCarbonoDioxígenoNitrógenoJuan Carlos77 KelvinJuan Carlos GilGastón GiribetN3AGCL2hexanitrógeno (N6)NatureWei Yu QianC2Hnitrógeno 15Newton
Molécula Nitrógeno n2 estabilidad
Ep522: China a la Luna; Hexanitrógeno; Computación Cuántica; Espacios de Klein
4 de septiembre de 20259 momentos
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Juan Carlos Gil explica las características de la molécula de nitrógeno (N2), destacando su estabilidad debido a su triple enlace con una alta energía de enlace.
…aparece de forma nativa en la naturaleza como granos o pepitas y bueno hay otros metales que bastante más raro aparecen como el iridio o el osmio y si la mayor parte de lo que os he dicho nos suenan a metales nobles pues precisamente por eso porque tienen un Potencial de reducción muy alto y, por tanto, pueden 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…
Significado #1 · Palabras #2
Juan Carlos Gil explica las características de la molécula de nitrógeno (N2), destacando su estabilidad debido a su triple enlace con una alta energía de enlace.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #2metales nobles estabilidad oxidantesmagnesio sodio condiciones atmosféricasnitrógeno elemento finalnitrógeno 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 newton…aparece de forma nativa en la naturaleza como granos o pepitas y bueno hay otros metales que bastante más raro aparecen como el iridio o el osmio y si la mayor parte de lo que os he dicho nos suenan a metales nobles pues precisamente por eso porque tienen un Potencial de reducción muy alto y, por tanto, pueden 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…
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 #4 · Palabras #4hexacina análogo nitrogenado benzenon6 anillo plano exótica molecularestabilidad baja barrera disociación kj molgastón unicornio química nitrógenonitrógeno diatómico n2 más establealótropos neutros nitrógeno almacenamiento energíaliberación energía descomposición en n2energía de enlace nitrógeno 100 kilojulios mol…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 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 #6 · Palabras #6molécula 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…
Juan Carlos Gil explica el proceso de síntesis del hexanitrógeno (N6), describiendo visualmente la reacción química con átomos de azufre y moléculas de cloro diatómico.
Habla: Juan Carlos GilPalabras #8síntesis hexanitrógeno con acido de plataacido n3 como superficie sólidaazufre amarillo sustituyendo nitrógenosíntesis hexanitrógeno n6molécula cloro diatómico cl2azufre con átomos de azufreácido plata nitrato n3agformación hexanitrógeno n6reacción química con cloro molecularmolécula exanitrógeno linealángulo nitrógenos tres cuatro…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 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 #16síntesis 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 y Gastón Giribet discuten las diferencias en temperaturas entre nitrógeno líquido y helio sólido, mencionando la energía de punto cero del helio.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #15nitrógeno líquido a 4 kelvinenergía de punto cero heliohelio sólido inexistente…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 describe un paso adicional en la investigación del hexanitrógeno (N6), donde se utilizan experimentos isotópicos para confirmar su estructura.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #12experimentos isotópicos estructura n6nitrógeno 15 en el extremo n6isómeros n15 acidas combinadasproporciones bandas compatibles n6…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…
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 #7 · Palabras #7distribución 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…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 #3 · Palabras #1síntesis 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…