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Daniel MarínJuan Carlos GilFrancis VillatoroHéctor SocasGastón Giribetdistribución 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 romperJuan Carlos GilNewtonGastón GiribetAmoníacoNH3HidracinaN2H4Tetróxido de dinitrógenoJuan CarlosNatureHéctor Socas
Nitrógenos 2 y 5 compensan carga
Ep522: China a la Luna; Hexanitrógeno; Computación Cuántica; Espacios de Klein
4 de septiembre de 20258 momentos
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Juan Carlos Gil continúa explicando los métodos utilizados para estudiar el hexanitrógeno (N6), detallando cómo se calcula la distribución de carga entre sus átomos de nitrógeno.
…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…
Significado #1 · Palabras #1
Héctor Socas y Juan Carlos Gil introducen un nuevo tema relacionado con la composición de la atmósfera terrestre, destacando que está compuesta principalmente de nitrógeno, a diferencia de la creencia común sobre el oxígeno.
Habla: Héctor SocasSignificado #15atmósfera terrestre compuesta de nitrógenopresión parcial 21 gracias al nitrógenoevolución de pulgones con nitrógeno…placer tenerlo por aquí y damos la bienvenida a Gastón Giribet, que se nos une ahora. ¿Qué tal, Gastón? ¿Cómo estás? Hola amigos, un gusto verlos de nuevo. Gusto es nuestro, Gastón es doctor en Ciencias Físicas, profesor en la Universidad de Nueva York, NYU. y vamos a entrar ahora directamente con un tema, Juan Carlos, que nos proponías de un artículo que acaba de salir, bueno, que salió recientemente en Nature, donde se habla del nitrógeno, que algo tan mundano como el nitrógeno, es lo más que tenemos a nuestro alrededor en la atmósfera, mucha gente piensa que nuestra atmósfera es de oxígeno, nuestra atmósfera es nitrógeno. Los árboles, los árboles también. Sí, pero la atmósfera es que es mayoritariamente nitrógeno, o sea, casi todo lo que hay en la atmósfera, lo que respiramos es casi todo, bueno, mayoritariamente nitrógeno Y hace que la presión parcial sea .21, que es la adecuada, es como han evolucionado nuestros pulgones, si quitas el nitrógeno, pues, en fin, oxígeno puro sería otra cosa Pues sí, hoy toca un poquito de química, quería hablar De, en particular, de alótropos. Alótropos, sí, con tilde. Un halótropo son distintos halótropos son formas distintas en las que puede presentarse un mismo elemento químico puro, que tienen por tanto distinta estructura molecular o cristalina. El campeón de…
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 #4metales nobles estabilidad oxidantesmagnesio sodio condiciones atmosféricasnitrógeno elemento finalnitrógeno atmosférico gas inertemolécula n2 estabilidad extremaenlace triple nitrógeno 945 kj mol…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…
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 #16 · Palabras #4nitrógeno 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…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 #2nitrógeno diatómico n2 más establealótropos neutros nitrógeno almacenamiento energíaliberación energía descomposición en n2energía de enlace nitrógeno 100 kilojulios molamoníaco nh3 portador hidrógeno limpiohidracina n2h4 combustible hipergólicotetróxido de dinitrógeno oxidante hidracina…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 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 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 #11formación hexanitrógeno n6reacción química con cloro molecularmolécula exanitrógeno linealángulo nitrógenos tres cuatro…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…
Gastón Giribet explica que para los oyentes es indiferente usar nitrógeno o hidrógeno líquido, pero existe una diferencia significativa entre ambos.
Habla: Gastón GiribetSignificado #5nitrógeno líquido termo caféhidrógeno líquido bajas temperaturasamigos nitrógeno líquidonitrógeno líquido a 4 kelvinenergía de punto cero heliohelio sólido inexistente…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 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 continúa explicando los métodos utilizados para estudiar el hexanitrógeno (N6), detallando cómo se calcula la distribución de carga entre sus átomos de nitrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #1 · Palabras #1distribución 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 describe un trabajo científico que combina química en fase gaseosa, atrapamiento criogénico, caracterización espectroscópica y cálculos cuánticos para crear materiales energéticos basados únicamente en nitrógeno.
Habla: Juan Carlos GilSignificado #9química en fase gaseosa nitrógenoatrapamiento criogénico materiales energéticoscaracterización espectroscópica cálculos cuánticosnitrógeno liberando energía sin residuos…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…