Científicos encuentran un enlace químico híbrido que actúa como enlace covalente y de hidrógeno

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Científicos encuentran un enlace químico híbrido que actúa como enlace covalente y de hidrógeno

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Es posible que una vez en tu vida hayas escuchado sobre los enlaces covalentes y los enlaces de hidrógeno. Ahora, una nueva investigación sugiere que existe un nuevo tipo de enlace que actúa como un híbrido entre estos dos. Por si fuera poco, sus propiedades despiertan preguntas sobre cómo se definen los enlaces químicos.

El estudio, en el que participó el químico Andrei Tokmakoff de la Universidad de Chicago, fue publicado en Science.

Enlaces químicos

Repasemos algunos conceptos. Un enlace covalente ocurre cuando los átomos comparten electrones por igual, formando una molécula. Un enlace de hidrógeno es una atracción electrostática entre un átomo y una carga positiva de un átomo de hidrógeno unido covalentemente a otra cosa.

Estos últimos se consideran típicamente como atracciones eléctricas débiles más que como enlaces químicos verdaderos. Así, los enlaces covalentes son mucho más fuertes que los enlaces de hidrógeno.

Sin embargo, ahora, un equipo de científicos acaba de descubrir un nuevo tipo inusualmente fuerte de enlace de hidrógeno que presenta electrones compartidos. Esta característica difumina la distinción entre los enlaces de hidrógeno y covalentes.

«Nuestra comprensión de los enlaces químicos, la forma en que la enseñamos, es en gran medida en blanco y negro», dijo Tokmakoff. El nuevo estudio muestra que «en realidad hay un continuo».

¿Un enlace híbrido?

Sabemos que algunos enlaces de hidrógeno son más fuertes que otros. Pero ¿qué tan fuertes pueden llegar a ser?

Para responder esa pregunta, el equipo observó grupos de átomos llamados iones bifluoruro. Estos consisten en un solo átomo de hidrógeno entre un par de átomos de flúor. Según la sabiduría convencional, el átomo de hidrógeno está unido a un flúor por un enlace covalente y al otro flúor por un enlace de hidrógeno.

Los investigadores utilizaron luz infrarroja para hacer vibrar los iones bifluoruro y midieron la respuesta de los átomos de hidrógeno. Esto reveló una serie de niveles de energía en los que vibraban los átomos de hidrógeno.

El equipo encontró que, en lugar de estar estrechamente unido a un átomo de flúor por un enlace covalente y más débilmente a otro por un enlace de hidrógeno, el átomo de hidrógeno se compartía entre los dos átomos de flúor por igual.

En este tipo de configuraciones, la diferencia entre el enlace de hidrógeno y covalente ya no es significativa.

Los investigadores encontraron que este comportamiento depende de la distancia entre los dos átomos de flúor. A medida que los átomos de flúor se acercan entre sí, apretando el hidrógeno entre ellos, el enlace de hidrógeno normal se vuelve más fuerte. Esto sucede hasta que los tres átomos comienzan a compartir electrones como en un enlace covalente. De esta manera, se forma un enlace único que los investigadores llaman enlace químico mediado por hidrógeno.

Esto solo sucede en átomos de flúor que están bastante cerca. Para los que están más separados, se sigue aplicando la descripción convencional, en donde hay diferencia entre enlace de hidrógeno y covalente.

Este nuevo tipo de enlace no se puede describir ni como un enlace de hidrógeno ni como uno covalente. «Es realmente un híbrido de los dos», dijo Mischa Bonn, coautor del estudio.

La nueva observación podría cambiar la manera en cómo los científicos entienden los principios básicos de la química. «Toca nuestra comprensión fundamental de lo que es un enlace químico», dijo Bonn. Y no solo eso: también despiertan preguntas acerca de lo que consideramos una molécula.

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