Un científico resuelve uno de los santos griales de la química física tras 17 años de investigación
El profesor Ehud Pines es un iconoclasta. ¿Cómo se puede llamar a un científico que ha pasado 17 años buscando obstinadamente la solución a un problema de química de más de 200 años que, según él, nunca ha sido respondido satisfactoriamente utilizando métodos que ningún otro científico pensó que podrían conducir a la verdad? Ahora está justificado porque la prestigiosa revista Angewandte Chemie ha publicado un artículo de portada que detalla cómo su experimento fue replicado por otro grupo de investigación mientras se sometía a rayos X para revelar la solución que el profesor Pines siempre ha defendido.
La pregunta que surge es: ¿cómo se mueve un protón en el agua? En 1806, Theodor Grotthuss propuso su teoría, conocida como el Mecanismo de Grotthuss. A lo largo de los años, muchos otros intentaron una solución actualizada y se dieron cuenta de que, estrictamente hablando, Grotthuss era incorrecto, pero seguía siendo la respuesta estándar de los libros de texto. Hasta aquí.
El Prof. Ehud Pines ha sugerido, basado en sus estudios experimentales en la Universidad Ben-Gurion del Negev, con su estudiante de doctorado Eve Kozari, y los estudios teóricos del Prof. Benjamin Fingerhut sobre la estructura de los cúmulos de agua protonada por el Prof. Pines, que el protón viaja a través del agua en trenes de tres moléculas de agua. El tren de protones «construye las vías» debajo de ellos para su movimiento, luego desmantela las vías y las reconstruye frente a ellos para continuar. Es un bucle de pistas que desaparecen y reaparecen sin cesar. Varios científicos han propuesto ideas similares en el pasado, sin embargo, según el profesor Pines, no se han atribuido a la estructura molecular correcta del protón hidratado que, a través de sus propiedades estructurales triméricas únicas, conduce a promover el mecanismo de Grotthuss. .
«Los debates sobre el mecanismo de Grotthuss y la naturaleza de la solvatación de protones en el agua han sido acalorados», dice el profesor Pines, «porque es uno de los desafíos más fundamentales de la química. Este mecanismo es ciencia pura, empujando los límites de nuestro conocimiento y cambiando uno de nuestros conocimientos fundamentales de uno de los mecanismos de transporte de carga y masa más importantes de la naturaleza».
Si bien en los últimos años estudios teóricos adicionales han confirmado los hallazgos del profesor Pines sobre el protón hidratado alojado en una cadena de tres moléculas de agua, la mayoría de la comunidad científica mundial que trabaja en el campo se ha mostrado reacia a aceptar el modelo. solvatación y movimiento en agua. Entonces, el profesor Pines se puso en contacto con colaboradores de mucho tiempo en el Instituto Max Born en Alemania. Reunieron un equipo de investigación internacional organizado por el Dr. Erik Nibbering y replicaron el experimento, esta vez tomando una radiografía del sistema químico. El experimento de rayos X, que requirió un equipo especialmente diseñado que costó millones de dólares y fue financiado por el Consejo Europeo de Investigación, confirmó los hallazgos del profesor Pines. El Experimento de Absorción de Rayos X (XAS) midió el efecto de la carga de protones en la estructura electrónica interna de los átomos de oxígeno individuales en las aguas. Como predijo el profesor Pines, se encontró que tres moléculas de agua se vieron más afectadas por la presencia del protón, cada una en un grado diferente, y junto con el protón forman cadenas o «trenes» de 3 moléculas de agua protonadas.
«Todo el mundo ha pensado en este problema durante más de 200 años, por lo que fue un desafío suficiente para que yo decidiera asumirlo. Diecisiete años después, estoy muy feliz de haber encontrado y demostrado la solución», dice el profesor Pines.
Quizás la próxima edición de Academic Chemistry Books reemplace la descripción del Mecanismo de Grotthuss con el «Mecanismo de Pine», una idea que le hace cosquillas al profesor Pines, pero es solo una curiosidad en relación con la revelación de la comprensión de este mecanismo básico de uno. de los más comunes. y los procesos fundamentales de la Naturaleza.
